自然界中的SiO2大多数呈结晶状态存在，无定形SiO2很稀少，水稻在生长过程中将土壤中稀薄的无定形SiO2通过生物矿化的方式富集在稻壳中，从而能提取大量的无定形SiO2。因此，在一定的温度与环境控制下所形成的稻壳灰，具有较高的硅含量和较低的含碳量，特别是其具有较细的颗粒粒径，较高的比表面积以及非晶质硅形态的特点［51］。欧阳东等［52-53］研究发现，当焚烧温度为600℃时，得到的稻壳灰是由纳米尺度的SiO2凝胶粒子（50 nm）疏松黏聚而成的；同时，含有大量由SiO2凝胶粒子非紧密黏聚而形成的纳米尺度孔隙（＜50 nm）。由此，稻壳灰具有巨大的比表面积（50～100 m2/g）和超高火山灰活性。他们同时提出了稻壳灰三层次显微结构模型，该模型指出，稻壳灰中主要存在两种孔隙，即微米尺度（-10 μm）的蜂窝孔和纳米尺度（＜50 nm）的SiO2粒子间隙孔，这与焚烧过程有关，且对稻壳灰的比表面积和化学活性产生重大的影响。在600℃的焚烧温度下，稻壳热解得到的稻壳灰由约50 nm大小的SiO2粒子所组成，并且这些由生物源纳米结构SiO2所组成的稻壳灰，其火山灰活性高且制取成本低。Liou等［54］的研究也证实，低温稻壳灰中的SiO2确实以纳米结构的形式存在，所得SiO2粉平均孔隙大小为5.4nm，平均颗粒粒径为60 nm，比表面积高达235 m2/g。

图3-6（a）为稻壳灰的断面和内部形貌。可见，稻壳灰内外表面之间被一个纵横交错的夹层相隔，该夹层的板片上含有大量的孔洞，呈现疏松的蜂窝状。这些蜂窝状的孔洞内径大约为几微米，且蜂窝孔的板片也并非是致密的。另外，稻壳灰结构中的纳米尺度是由Si凝胶离子非紧密黏聚而成，如图3-6（b）所示。这种双重作用，使得稻壳灰具有巨大的比表面积（50～100 m2/g）和超高的活性［55］。(www.daowen.com)

图3-6　稻壳灰的微观形貌［55］