近半个世纪以来，胶体粒子合成技术有着迅猛的发展，单分散的胶体粒子由于其粒径可控均一、易于功能化，在纳米科学界受到高度重视，并已经广泛应用于各个领域。有机硅材料也由于其耐高低温、电气绝缘、耐臭氧、耐辐射、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性而备受关注，并得到了日趋深入的研究，成为材料科学中一个热点。将两者相结合，制备有机硅材质的单分散纳米粒子有着重要的研究价值。但是，传统方法制得的单分散二氧化硅微球表面通常为硅羟基，不能完全满足后期的表面接枝或与其他材料复合的需求，需要进行繁琐的后期修饰。这使得直接制备单分散且表面功能化的杂化氧化硅纳米微球具有科研意义和应用价值。　　本论文以单分散杂化氧化硅纳米微球的制备、性能研究与应用为主要研究方向。在水相体系中，直接使用硅烷偶联剂作为单体，催化其水解、缩合，简单、高效的制备了粒径均一可控的氧化硅纳米微球，并将其应用于材料改性、Janus粒子合成、自组装制备超疏水材料等领域。具体工作分为以下三个方面:　　(1)新型单分散杂化氧化硅纳米微球的制备及其应用。　　本论文在水相体系中催化硅烷偶联剂水解、缩合，从而一步法制备有机无机单分散杂化氧化硅纳米微球，方法简易、重现性好。所制备的纳米微球其表面可以带有多种有机官能团，粒径均一可控(30-200 nm)。所制备的微球，当带有非极性有机官能团时，倾向于均匀分散在非极性有机溶剂或高分子单体中形成均相体系;带有可反应基团时，则可以方便地进行后期接枝、修饰，这些特点是普通二氧化硅纳米粒子所不具备的。　　(2)以新型单分散乙烯基杂化氧化硅纳米微球做模板，制备Janus纳米粒子，并进而制备纳米碗状结构。　　这是一种高效的在水相中合成大量形貌均一的Janus纳米粒子和纳米碗状结构（几克）的方法，Janus纳米粒子的形貌可以通过改变种子和单体的投料比来精确调控。此外，这些Janus纳米粒子可以被氢氟酸洗去硅氧骨架，成为内外表面性质不同的形貌可控的纳米粒子（从蘑菇形到碗形）。用3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰后，金纳米粒子会倾向于吸附在碗状纳米粒子内表面，从而体现出内外表面的不同性质。这些不对称结构在生物微反应器、新型光学材料等领域具有广泛的应用价值。　　(3)自组装制备饼状微纳结构及其在超疏水材料中的应用　　本工作中，一步法直接制备了由单分散杂化氧化硅纳米微球自组装形成的饼状微纳米二级超结构，并用其构筑超疏水表面。制备过程中使用的原料价格便宜易得，方法简便、可重复性好，对仪器设备和反应条件要求不高，同时得到的饼状微纳米二级超结构，是由粒径可控(30-200nm)的单分散杂化氧化硅纳米微球自组装形成，可以通过条件控制来调整其形貌。据我们所知，这是迄今为止第一次报道通过单分散的杂化氧化硅纳米微球自组装制备饼状微纳米二级超结构。这种饼状微纳米二级超结构可以从仿生设计的角度，仿照荷叶表面的乳突来构筑超疏水表面。