提供了包含基于二氧化硅的陶瓷的阳离子交换膜和阳离子交换材料，以及相关方法。在一些方面中，描述了阳离子交换膜，其包含在多孔支撑膜上和/或在多孔支撑膜内形成涂层的基于二氧化硅的陶瓷。阳离子交换膜和阳离子交换材料可以具有某些结构或化学属性(例如，孔尺寸/分布、化学官能化)，其单独或组合可以在期望使带正电荷的离子选择性传输通过膜/材料的各种应用的任意者中产生有利的性能特性。在一些实施方案中，基于二氧化硅的陶瓷包含可以有助于一些这样的有利特性的相对小的孔(例如，基本上为球形的纳米孔)。在一些实施方案中，阳离子交换膜或阳离子交换材料包含与基于二氧化硅的陶瓷共价键合的磺酸根和/或磺酸基团。