高纯石英粉通常系指SiO2 含量高于99.99％的石英粉体，是石英玻璃、石英坩埚、石英管及石英棒材等的主要原料。除此之外，高纯石英粉还是一种优质无机填料，广泛应用于塑料、橡胶、涂料、电子及高科技产品等行业中。
目前，制备高纯石英粉的方法主要有两大途径：一是物理法，即机械粉碎法；二是化学合成法，包括气相合成法和液相合成法。机械粉碎法制备石英粉虽然工艺简单但易带入杂质，能耗大，成本高，粉料特性也难以控制，制备效率低且粒径分布宽。此外，原料天然水晶属于稀有矿产，特别是一、二级水晶，已日渐枯竭，其储量已无法满足目前对高纯石英粉的需求。
虽然许多国家早已把目标转向储量丰富的硅石矿物，不断地探索新的石英矿物原料源。但由于成矿地质条件不同，其提纯工艺技术与设备是制约硅石矿物规模化开采的最大瓶颈。 因此，近年来采用化学合成法制备高纯合成石英粉日益受到重视。
气相法合成高纯合成石英粉
气相法合成石英粉最早由德国Degussa 公司1941年开发成功，其原理是利用硅或有机硅的氯化物（如SiCl4 或CH3SiCl3 等）为原料，通过各种手段将原料变成气体，使之在氢-氧气流高温下（一般为1200～1600 ℃）水解制得烟雾状的SiO2，经冷却、分离、脱酸等过程后即得到成品的SiO2 颗粒，该合成技术又称为“Aerosil”法。气相水解反应式为：
周雄通过严格控制SiCl4的气相水解反应温度及SiCl4 进料量等，制备了粒度可控、分散性好的SiO2颗粒。研究表明：随着温度的升高（1200~1600 ℃），反应速度加快，成核速率增加的速率大于颗粒生长的速率，导致SiO2 颗粒粒径减小，比表面积增加；SiCl4 进料增加时，水解反应速度和反应器中SiO2 颗粒的生长速率都随之增大，但是当反应速度增加的相对量大于生长速率增加的相对量时，造成SiO2 产物粒度减小。由于高温气相水解制备的SiO2 颗粒易吸附水和HCl，影响产品的性能。
吕飞等研究了SiCl4 气相合成SiO2 颗粒的流化床脱酸机理。研究表明：未脱酸的SiO2 颗粒吸附水含量远大于吸附HCl含量；HCl 和大部分水是以物理吸附的形式吸附在SiO2 颗粒表面，较易脱附。因高温下 SiCl4 的水解反应在很短的时间内完成，要求反应物料在极短的时间内达到微观上的均匀混合，且HCl 的生成致使设备腐蚀严重，对反应器型式、生产设备材质、加热方式、进料方式均有很高要求，而且能耗大，导致生产成本高，使产品价格昂贵。
Park 等采用SiCl4的两步气相水解法制备合成高纯石英粉，避免了上述问题的出现。即第一步，SiCl4 与150 ℃水蒸气反应，部分水解，形成单分散和近球形的氧氯化硅SiClxOy(OH)z 微粒。 第二步，这些氧氯化硅微粒在1000℃进一步水解转化成 SiO2微粒。如图1 颗粒的TEM 照片所示，两阶段形成的颗粒形态和颗粒大小基本一致，为单分散和近球形的SiO2 颗粒，且粒径分布均匀。因此，通过控制第一步低温气相水解反应形成的颗粒形态和粒径，再经第二步的高温气相水解后即可获得所需的石英粉体。此外，该方法制备形成的SiO2 微粒表面Cl-含量很低，省去了表面酸性气体的脱附工艺，不仅避免了脱酸过程引入新杂质，而且降低了生产成本。
图 2 为传统气相法与两步气相水解法制备合成石英粉的工艺对比图。两步气相水解法制备合成SiO2 粉与传统方法相比，成本低，设备简单，产品分散度和形貌好，颗粒度均匀；但该技术工艺较复杂，效率低，技术还不成熟，目前仅适于实验室的研制，大规模工业化生产困难。因此，此法在反应条件与设备要求等方面需要更深入的研究。
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