1.酸性矽溶膠制備工藝
1.1.離子交換法
該方法是目前研究最多、技術最成熟的制備工藝。該方法以水玻璃為原料，通常可分為制備活性矽酸、制備堿性矽溶膠和陽離子交換三個步驟。常用的制備工藝如下：將市售水玻璃通過稀釋並與陽離子交換樹脂交換，得到活性矽酸；將矽酸用堿處理至堿性；然後將堿性矽酸溶液進行加熱縮合反應並濃縮，制備堿性矽溶膠；最後，將堿性矽溶膠通過陽離子樹脂進行陽離子交換，同時加入適量的酸進行調節，得到相應酸值下的酸性堿性矽溶膠再與陽離子樹脂交換，並加入適量的酸。
早在1941年，美國人伯德在其發明專利中就提到用離子交換法制備酸性矽溶膠，即把水玻璃溶液通過氫型陽離子交換柱，使水玻璃中的堿金屬與氫交換，得到的產品是高純度酸性矽溶膠，pH值為2.0～4.0。此後，Albrecht 和 William L 對酸性矽溶膠的制備進行了改進。Bird制備酸性矽溶膠的工藝，提出了利用混合樹脂床生產更適合酸性矽溶膠使用的方法。
20世紀80年代，大多數矽溶膠生產廠家沿用離子交換法制備酸性矽溶膠。如國內的湖北梅花日用化工廠從1985年7月就開始研制酸性矽溶膠，他們用離子交換法用自產的堿性矽溶膠制備酸性矽溶膠，具體工藝是：將所需的堿性矽溶膠稀釋、過濾，向其中邊投入氫型陽離子交換樹脂邊攪拌，當pH值達到2～3時，停止投入樹脂，靜置讓其完全交換。用上述方法制得的酸性矽溶膠中二氧化矽含量大於10%，粒度為10～20納米，pH值為2～3，穩定期為3～6個月。
徐念強等將活化矽酸陳化24～48h後制成堿性矽溶膠，再與強酸型陽離子樹脂配合得到酸性矽溶膠。他們分析了pH值、二氧化矽粒度、電解質鹽濃度對酸性矽溶膠穩定性的影響，強調要制備高濃度、高穩定性、低粘度的酸性矽溶膠，首先要提高二氧化矽顆粒的粒度。
離子交換法的優點是根據不同的工藝組合可以合成不同性質的矽溶膠，缺點是起始原料水玻璃的濃度不能很高，導致濃縮後的工藝時間長、能耗大，而且再生離子交換樹脂時需要處理大量廢水。
1.2 電解電滲析法
矽溶膠的制備是壹種電化學方法。其原理是矽酸鈉在水溶液中發生水解反應：
Na2H2SiO4 + H2O → 2Na+ + H3SiO4- + OH-
隨著反應的進行，水槽中的離子在電場的作用下被引導遷移，雜質離子被離子交換膜濾出；當陽極 當陽極室內生成的矽酸濃度大於其溶解度時，就會發生縮合反應，生成矽溶膠。通過調節槽中的 pH 值可以得到相應的矽溶膠。用這種方法制備矽溶膠時，需要註意電滲析反應的電流密度、溫度等反應條件的控制。
日本 OKETA YUTAKA 公司在其專利中提到利用離子交換膜電滲析法制備脫鹽酸性矽溶膠。在制備過程中，電滲析器中交替形成脫鹽室和濃縮室；陽極和陰極由陰陽離子交換膜隔開，然後進行電滲析。脫鹽室中水溶液的溫度保持在 5 至 20 °C。脫鹽室中水溶液的溫度保持在 5 至 20 °C。
電解電滲析法是用酸中和矽酸鈉水溶液，老化後通過半透膜透析鈉離子。這種方法的缺點是透析所需時間太長，不適合工業化生產。
1.3.分散法
該法是利用機械將SiO2顆粒分散於水中制備矽溶膠的物理方法。具體步驟如下：量取壹定量的去離子水放入塑料杯中，將塑料杯固定在高速分散機上。開啟高速分散機，將定量的氣相SiO2粉末不斷加入杯中，SiO2粉末加入後，加入定量的去離子水，調節高速分散機轉速，壹定時間後即可制得SiO2水分散液。SiO2水分散液老化過夜後，高速分散並加入添加劑，繼續高速分散數小時，用300目濾網過濾得到性能良好的矽溶膠。
傅朝春用此法制備的酸性矽溶膠，可有效替代微生物用於人、畜糞便、垃圾處理，能除去惡臭，制備高效有機肥料。具體過程是：將壹定濃度的硫酸和200目以下的分散劑SiO2放在塑料容器中進行攪拌；用NaOH調節pH值為2～4；用金屬片作電極，接上整流電源，置於通電的塑料容器中；施加100 V電壓，通以450 mA電流2～5 min；切斷整流電源，攪拌壹段時間，依此類推。切斷整流電源後，攪拌壹段時間，待反應物呈凝膠狀時停止攪拌。
由於該方法制得的酸性矽溶膠是用於特殊用途的，因此不考慮某些雜質離子如 Na+、SO42- 等對純度的影響，所以該方法不具有制備酸性矽溶膠的普遍適用性。因此，該方法不具有制備酸性矽溶膠的普遍適用性。
1.4.單質矽的熱氧化
已經證明，矽的熱氧化物的生長通常在石英管中進行，溫度在 900 到 1200°C 之間，可以在幹氧氣條件下進行，也可以在含有水蒸氣的濕氧氣條件下進行，或者在幹氧氣和氮氣通過接近沸騰的水形成的蒸汽中進行。有資料表明，單質二氧化矽在濕氧氣或水蒸氣環境中的氧化過程比在幹氧氣中更快。熱氧化的總反應為：
Si + O2（氣體）→SiO2 Si + 2H2O（氣體）→SiO2 + 2H2（氣體）
在幹氧化中，第壹個反應占主導地位，而在濕氧化中，第二個反應占主導地位。
二、酸性矽膠的結構及其穩定性
我國早在1958年就開始了矽膠的研制和生產，如南京大學配位化學研究所、蘭州化學工業公司化工研究所、青島海洋化工廠等都從事過相關的研究和開發，但品種和產量與國外有很大差距，特別是酸性、堿性矽膠 酸堿矽溶膠的配比不盡合理，到20世紀80年代情況才有所改善。酸性矽溶膠處於亞穩定狀態，在放置過程中會逐漸發生膠凝作用，穩定期壹般為 3 至 6 個月，比堿性矽溶膠的穩定期短。因此，如何提高酸性矽溶膠的穩定性成為許多研究人員關註的問題。
2.1.酸性矽溶膠的膠體結構
酸性矽溶膠又稱矽酸鹽水溶液，是大分子SiO2顆粒分散在水中的膠體溶液，無臭、無毒，分子式可表示為mSiO2-nH2O（式中：m、n很大，且m<<n），外觀為乳白色半透明液體。矽溶膠粒子的內部結構為矽氧烷鍵（-Si-O-Si），表層由許多矽氧烷醇基（-SiOH）和羥基（-OH）覆蓋。由於矽溶膠中的 SiO2 顆粒表面含有大量羥基，具有較大的反應活性，因此被廣泛應用於紡織、橡膠、陶瓷、塗料、精密鑄造、耐火材料、造紙、石化、電子等行業。
膠體的結構如圖 1 所示：當 A+ 為 Na+ 等金屬離子時，表示堿性矽溶膠；當 A+ 為 H+ 時，表示酸性矽溶膠。在運動過程中，由原子核和吸附層組成的膠體整體運動，使擴散層與周圍的電解質形成動態平衡，從而保持矽溶膠的穩定性。
2.2影響酸性矽溶膠穩定性的因素
2.2.1.pH值對酸性矽溶膠穩定性的影響
矽溶膠的穩定性與 pH 值的密切關系如圖 2 所示。從圖 2 可以看出，在低 pH 值（<2.0）區域，溶膠穩定性隨著 pH 值的升高而略有上升；在中間 pH 值（2<pH<4）區域，酸性矽溶膠具有較寬的亞穩態區域，為制備酸性矽溶膠的可能性提供了現實基礎；在 pH 值接近 5-6 的區域範圍內，矽溶膠的穩定性迅速下降。
王紹明等人認為，pH值與矽溶膠的穩定性有直接關系。經測定，矽溶膠的pH在2～10之間時，顆粒的ξ電位為負；pH低於2時，顆粒的ξ電位為正；pH=2時為 "0 "電位；pH在8.5-10時，為穩定區；pH>10時，矽溶膠粒子溶解為矽酸鹽；pH在4以下時為介穩區；pH=2時為穩定區；pH=2時為穩定區；pH=2時為矽溶膠的穩定區。當 pH 值低於 4 時，為中穩區；當 pH=2 時，為最高中穩狀態。根據制備高純矽溶膠的特點，將矽溶膠的pH值調節在2.5左右，可使溶膠保持在高介穩狀態，常溫下可保存2年不凝膠。矽溶膠不穩定的主要表現之壹就是發生凝膠化。
賈光耀等人提到，溶膠-凝膠動力學是可以人為控制的。他們發現矽溶膠的粘度、ξ電位和凝膠化過程與pH值密切相關，凝膠化過程發生在pH值為4到7之間。
2.2.2電解質對酸性矽溶膠穩定性的影響
電解質對矽溶膠的穩定性也有壹定的影響，且與pH值關系密切。因為鹽類釋放出的離子，與矽溶膠的表面電荷相結合，進入致密層的反離子增多，使分散層變薄；當電解質濃度增加到壹定程度時，分散層的厚度為零，引起顆粒的聚集而發生凝膠化。凝膠化的程度與所用電解質的類型、濃度、溫度等因素有關。據報道，在 pH<3.5 時，電解質對矽溶膠穩定性的影響相對較小。
J. L. Trompette 等人提出，當存在兩種不同的補償離子時，濃縮矽溶膠在 pH 值為 9.8 時極易凝膠化，並研究了凝膠化動力學。結果表明，在溶膠-凝膠轉變過程中，離子特性對聚合動力學和凝膠微觀結構有顯著影響。這歸因於不同電解質影響下的臨界凝膠濃度不同。
另壹方面，徐念強等人認為只有當二氧化矽顆粒粒徑相對較小時，大的電解質鹽濃度才會影響矽溶膠的穩定性，隨著二氧化矽粒徑的增大，電解質鹽濃度對矽溶膠穩定性的影響減弱。當二氧化矽溶膠中的鹽含量降低到壹定值時，電解質鹽濃度在壹定程度上對酸性二氧化矽溶膠的制備影響不大。
楊靜等人分析了電解質鹽濃度對制備酸性矽溶膠的影響。楊靜等人在研究催化劑種類、反應溫度、反應時間、添加劑等因素對矽溶膠性質的影響時，分析了電解質種類的影響：在[H+]相同的條件下，酸催化劑對溶膠粘度的影響為：
HF> HCl> HNO3> H2SO4> HAc ，HAc>H2SO4>HCl>HNO3>HF 的影響為：
HF> HCl> HNO3>HF ，幾種溶膠的固體含量大小為：
HF> HCl> HNO3>HFH2SO4>HNO3>HCl>HAc，在制備SiO2膜用二氧化矽溶膠時，采用鹽酸或硝酸作為催化劑較為合適。
2.2.3.粒徑對酸性矽溶膠的影響
粒徑是影響矽溶膠穩定性的另壹個重要因素。矽溶膠的粒徑在壹定範圍內，粒徑越均勻，分布範圍越窄，穩定性越好。
徐念強等人在對矽溶膠粒徑的影響研究中提到，矽溶膠的粒徑越均勻，分布範圍越窄，穩定性越好。在研究粒徑對酸性矽溶膠的影響時提到，酸性矽溶膠在壹定濃度下的穩定性與 SiO2 的粒徑大小的關系呈現斜 "S "型，即在粒徑較小時，矽溶膠的穩定性相對很低，而隨著粒徑的增大，矽溶膠的穩定性迅速增強，粒徑在 10～20nm而粒徑在 10～20 nm 時，矽溶膠的穩定性近似與粒徑成正比。
有學者研究發現，將矽溶膠的粒度控制在10～15 nm範圍內，既能簡化工藝，又能保持高純矽溶膠的穩定性。
另外，SiO2顆粒半徑的增大會使顆粒表面羥基的反應活性降低，顆粒的比表面積減小，顆粒吸附能降低，使大顆粒對小顆粒的吸附力減小，也是大粒徑酸性矽溶膠相對於小粒徑矽溶膠具有較高穩定性的原因。
此外，Janne Puputti 等人在制備矽溶膠時用乙醇代替了壹部分水，使其穩定性提高了 3 倍。 Anna Schantz Zackrisson 等人通過幹涉法和時間分辨小角 X 射線散射法研究了矽溶膠分散體系中的聚合和凝膠化過程，分析了離子強度對凝膠化臨界點的影響。分析了離子強度對凝膠化臨界點的影響。