Silic dioxit (tên gọi khác là silica, công thức phân tử SiO2) trong tự nhiên chủ
yếu tồn tại ở dạng tinh thể. Ở điều kiện thƣờng, silic đioxit tồn tại chủ yếu ở dạng đa hình là thạch anh, triđimit và cristtobalit. Mỗi dạng đa hình có hai dạng: dạng α bền ở nhiệt độ thấp, dạng β bền nhiệt độ cao. [14]
Trong tứ diện SiO4, nguyên tử silic nằm ở trung tâm của tứ diện liên kết cộng
hóa trị với 4 nguyên tử oxi nằm ở các đỉnh của tứ diện. Trong cấu trúc của
thạch anh liên kết Si-O-Si bằng 1500, tridimit và cristtobalit thì góc liên kết Si-
O-Si bằng 1800.
Silic oxit rất trơ về mặt hóa học, không tác dụng với oxi, clo, brom và axit ngay cả khi đun nóng.[14]
Hình 1.2 Cấu trúc không gian của silica [14]
Silica có thể đƣợc tổng hợp (điều chế) ở nhiều dạng khác nhau nhƣ silica gel,
silica khói (fumed silica), aerogel, xerogel, silica keo (colloidal silica)... Tùy
theo nguồn gốc hình thành, silica (ở dạng đơn chất) có dải phân bố kích thƣớc hạt khá rộng từ milimet đến nanomet. Ở kích thƣớc hạt cỡ nanomet, hạt silica kích thƣớc nano lại thể hiện những đặc tính ƣu việt hơn so với các kích thƣớc
8
lớn hơn và có thể sử dụng nhƣ chất hấp phụ, chất mang thuốc, phụ gia trong thuốc, thành phần của một số loại composite, vật liệu y sinh, vật liệu cho linh kiện điện - điện tử. Hiện nay, có nhiều cách để tổng hợp hạt silica kích thƣớc nanomet.[14]
Phƣơng pháp sol-gel đƣợc xem nhƣ cách thông dụng, đơn giản và phù hợp với qui mô thực hiện trong phòng thí nghiệm. Tetraethyl orthosilicate (TEOS) là nguyên liệu phổ biến nhất để tổng hợp silica có kích thƣớc nanomet, tuy nhiên TEOS lại có giá thành cao. Bên cạnh đó, thủy tinh lỏng cũng đƣợc xem là nguyên liệu rẻ tiền để tổng hợp silica.[14]