具有较高比表面积和较大孔容的介孔二氧化硅材料,由于其形貌丰富,孔径可调变,表面易修饰等特点,使其可应用于催化载体、吸附与分离、药物缓控释以及生物传感器等诸多领域。设计并合成不同类型的介孔二氧化硅材料,并对其进行性能研究,一直是多孔材料研究领域关注的焦点问题。然而,由于介孔二氧化硅孔道尺寸较小,大的分子难以在其孔道中分散和传输。在涉及到诸如生物大分子的吸附与分离、识别与检测等领域仍受到很大的限制。尽管,研究者采用各种方法来扩大材料的介孔孔径,如加入扩孔剂,采用离子刻蚀等方式进行扩孔,然而其操作方式十分复杂,而且费用十分昂贵。本文将多级介孔-大孔二氧化硅材料应用于生物分子的吸附、分离及检测等领域,以探索该类材料在生物分子吸附与分离等方面应用的可行性。本文采用双模板法制备多级介孔-大孔二氧化硅材料,研究其在生物分子吸附与分离方面的应用,以及影响吸附的各种因素;并探索以CTAB单一模板法合成多级介孔-大孔二氧化硅纳米粒子,同时对材料进行表面氨基功能化,来提高材料对生物分子的吸附与分离性能;进而采用分子印迹聚合物包裹磁性大孔硅材料,进行生物分子的印迹,研究其在生物分子的识别、吸附与分离等方面的应用;此外,为了将吸附生物分子后的材料应用于生物传感器的研究,设计并采用一步法制备了介孔碳材料,并对材料进行了吸附生物分子性能的研究。本文主要研究内容概括如下:首先,采用双模板法制备出多级孔介孔-大孔二氧化硅材料。以嵌断共聚物P123作为介孔模板,锯缘青蟹壳作为大孔模板,制备出具有多级孔结构的二氧化硅材料。并采用扫描电子显微镜(SEM),粉末X射线衍射仪(XRD),高分辨透射电镜(TEM),氮气吸脱附等测试手段对所制备的材料作以系统的表征。以生物大分子牛血清蛋白(BSA)及小分子的溶菌酶(Lyz)作为模型生物分子,详细研究材料的吸附性能,研究结果表明,材料多级孔道的存在极大地提高了材料吸附生物分子的性能,材料对两种生物分子都具有很高的吸附量,较高的吸附浓度和较快的吸附平衡时间。将单一的表面活性剂CTAB作为模板,以水和丙酮作为共溶剂,3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为氨功能化修饰试剂,正硅酸乙酯(TEOS)作为硅物种,通过调整APTES的用量大小制备出一系列氨功能化修饰的多级介孔-大孔硅纳米粒子,并对单一模板制备多级孔二氧化硅纳米粒子的机理进行了探讨和研究。最后将BSA及溶菌酶作为模型生物分子,研究了氨功能化修饰前后对材料生物分子吸附的影响。材料吸附BSA及Lyz测试结果表明,材料具有较高的吸附生物分子的能力,所获得的材料可以用于生物分子的吸附与富集。采用蟹壳作为大孔模板,TEOS作为硅源,制备出一种大孔硅材料,随后以硝酸铁作为铁源,制备出磁性四氧化三铁纳米颗粒复合的大孔二氧化硅材料,最后以多巴胺作为聚合物单体,牛血红蛋白(BHb)作为印迹生物分子,制备了印迹和非印迹的聚多巴胺包裹的磁性大孔硅复合多功能材料。并系统研究了所制备材料对BHb的重新结合能力、分离和识别能力、稳定性及循环使用性能。结果表明,材料对模板蛋白质的具有优异的识别与分离性能,同使材料具有很好的循环使用性能。采用硅辅助策略,以CTAB作为模板,TEOS作为硅源,酚醛树脂作为碳源,一步法制备出两种不同形貌的介孔碳纳米粒子,并测试了材料对生物小分子溶菌酶的吸附性能。吸附性能测试结果证明两种碳材料均展示出较高的吸附生物分子的性能,可进一步应用于生物传感器的制备。