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第16章 多孔材料的合成化学 1

第1节 多孔材料与它的分类 1

第2节 沸石和微孔晶体的结构化学 2

16.2.1 沸石的基本结构单元 4

16.2.2 沸石与分子筛的骨架结构 4

16.2.3 沸石结构类型与孔道尺寸 6

16.2.4 晶体结构的非完美性 7

16.2.5 沸石与分子筛的组成 8

第3节 分子筛与MOF的合成 9

16.3.1 水热合成 9

16.3.2 典型沸石的合成 10

16.3.3 全硅分子筛与笼合物 11

16.3.4 磷酸铝分子筛 11

16.3.5 分子筛与元素周期表——杂原子取代 11

16.3.6 硫化物分子筛 12

16.3.7 金属有机骨架化合物（MOF） 12

第4节 沸石和分子筛的生成机理与基本合成规律 14

16.4.1 生成机理 14

16.4.2 合成添加剂 18

16.4.3 合成规律 21

16.4.4 特殊合成策略与方法 25

第5节 有序介孔材料 31

16.5.1 介孔材料 32

16.5.2 生成机理 33

16.5.3 典型结构与材料 40

16.5.4 掺杂及非硅组成的介孔材料 51

16.5.5 合成策略与合成规律 56

16.5.6 介孔材料的形体合成 69

第6节 大孔材料 71

16.6.1 模板合成 71

16.6.2 多层次自组装 73

第7节 其它非模板方法合成的无机多孔材料 75

16.7.1 多孔氧化铝材料 75

16.7.2 多孔碳材料 75

16.7.3 气凝胶 77

16.7.4 层柱材料 77

第8节 应用与展望 78

参考文献 79

第17章 插层与主-客体功能材料的组装化学 92

（一）阴离子插层材料的组装化学 92

第1节 前言 92

第2节 阴离子插层材料的结构 93

17.2.1 LDHs的晶体结构 93

17.2.2 金属离子 94

17.2.3 层间离子 101

第3节 阴离子插层材料的制备化学 102

17.3.1 LDHs的常规制备方法 102

17.3.2 LDHs化学组成的调控 110

17.3.3 LDHs介观尺寸的调控 111

17.3.4 LDHs宏观形貌的调控 119

17.3.5 LDHs薄膜的制备 121

17.3.6 小结 128

第4节 阴离子插层材料的组装化学 128

17.4.1 插层组装原理 128

17.4.2 插层组装方法 130

17.4.3 插层组装动力学的研究 136

17.4.4 插层组装LDHs——分子容器与分子反应器 140

17.4.5 小结 144

第5节 结语 145

参考文献 146

（二）主-客体功能材料组装 161

第6节 多孔主体中的金属簇 161

17.6.1 金属簇概述 161

17.6.2 多孔主体中金属簇的制备方法 162

17.6.3 碱金属离子簇 163

17.6.4 银金属簇 167

17.6.5 贵金属簇 168

17.6.6 其它金属簇 169

17.6.7 金属氧化物或羟氧化物簇 170

第7节 多孔主体中的染料 171

第8节 多孔主体中的聚合物及碳物质 175

17.8.1 多孔主体中的聚合物 175

17.8.2 利用多孔主体作模板制备多孔碳 176

17.8.3 多孔主体中组装富勒烯 177

17.8.4 直孔道分子筛中碳纳米管的生长 177

第9节 多孔主体组装半导体纳米粒子 181

第10节 多孔主体组装金属配合物 186

17.10.1 金属-吡啶类配合物组装 186

17.10.2 金属-Schiff碱配合物组装 189

17.10.3 卟啉、酞菁类配合物组装 190

17.10.4 其它金属配合物组装 192

参考文献 194

第18章 先进陶瓷材料的制备化学 204

第1节 纳米陶瓷 205

18.1.1 超微粉体的合成 206

18.1.2 超微粉体的成型 216

18.1.3 纳米陶瓷的烧结技术 217

第2节 复相和多相陶瓷 219

18.2.1 粉体表面修饰和改性 220

18.2.2 复（多）相陶瓷的成型和烧结 223

第3节 结构功能一体化陶瓷 225

18.3.1 CNTs/SiO2复合材料 226

18.3.2 YAG（Y3Al5O12）透明陶瓷 227

参考文献 230

第19章 非晶态材料及其制备化学 236

第1节 非晶的结构 236

19.1.1 非晶的形态学 237

19.1.2 非晶的长程无序 238

19.1.3 分子动力学计算机模拟 240

19.1.4 非晶合金中的原子扩散 243

第2节 非晶合金的形成规律 244

19.2.1 形成非晶合金的合金化原则 244

19.2.2 形成金属玻璃半经验判据 245

19.2.3 热力学T0线判据 249

19.2.4 高压下非晶合金的形成 251

第3节 非晶材料制备技术 253

19.3.1 熔液急冷法 253

19.3.2 雾化法 254

19.3.3 激光熔凝法 255

19.3.4 乳化液滴法 257

19.3.5 机械法 258

19.3.6 固态反应法 259

19.3.7 辐照法 260

第4节 非晶合金的应用 262

19.4.1 非晶软磁合金 262

19.4.2 非晶催化材料 265

19.4.3 非晶结构材料 265

19.4.4 非晶耐蚀合金 266

19.4.5 大块非晶合金 267

19.4.6 其它应用 270

第5节 块体非晶基复合材料 270

19.5.1 非晶基复合材料的制备方法 271

19.5.2 Zr基非晶合金复合材料 271

19.5.3 Mg基非晶合金复合材料 278

19.5.4 Cu基非晶合金复合材料 284

参考文献 286

第20章 纳米粒子与材料的制备化学 290

第1节 引言 290

第2节 由固态制备纳米粒子 293

20.2.1 低温粉碎法 293

20.2.2 超声波粉碎法 293

20.2.3 机械合金化法（高能球磨法） 293

20.2.4 爆炸法 294

20.2.5 固相热分解法 294

20.2.6 室温固相反应法 295

第3节 由溶液制备纳米粒子 295

20.3.1 沉淀法 295

20.3.2 络合沉淀法 296

20.3.3 水解法 296

20.3.4 水热法 297

20.3.5 溶剂热合成法 298

20.3.6 醇盐法 299

20.3.7 溶胶-凝胶法 300

20.3.8 微乳液法 302

20.3.9 溶剂蒸发法 303

20.3.10 喷雾热分解法 303

20.3.11 冷冻干燥法 303

20.3.12 还原法 304

20.3.13 γ射线辐照法 304

20.3.14 模板合成法 305

20.3.15 金属有机前驱物热分解法 305

20.3.16 LSS法 307

第4节 由气体制备纳米粒子 307

20.4.1 真空蒸发法 308

20.4.2 等离子体法 308

20.4.3 化学气相沉积法 308

20.4.4 激光气相合成法 310

第5节 纳米结构材料的制备 310

20.5.1 特殊形态的纳米材料合成 311

20.5.2 纳米粒子的表面修饰 314

20.5.3 纳米材料的复合 316

20.5.4 纳米结构材料的组装 318

参考文献 323

第21章 无机膜的制备化学 329

第1节 概论 329

21.1.1 无机膜及其发展概况 329

21.1.2 无机膜的技术应用 330

21.1.3 无机膜制备技术 332

第2节 多孔陶瓷支撑体膜的制备 334

21.2.1 陶瓷工艺过程用的添加剂 334

21.2.2 挤压成型法 336

21.2.3 流延法 337

21.2.4 支撑体膜的其它制作方法 338

第3节 悬浮粒子法制备陶瓷微滤膜 339

21.3.1 悬浮粒子法技术概述 339

21.3.2 高化学稳定性的ZrO2-Al2O3复合膜制备 342

21.3.3 生体兼容的氧化钛陶瓷微滤膜的制备 343

21.3.4 高温热粒子收尘、除尘陶瓷膜的研制 344

第4节 溶胶-凝胶法制备多孔陶瓷膜 346

21.4.1 溶胶-凝胶基本原理 346

21.4.2 无机陶瓷膜中孔形成机理 347

21.4.3 浸渍提拉法 349

21.4.4 湿凝胶膜的干燥与烧结 350

21.4.5 溶胶-凝胶法制备微孔陶瓷膜例 350

第5节 化学气相沉积技术制备无机膜 353

21.5.1 化学气相沉积法基本原理 353

21.5.2 CVD过程在无机膜制备中的应用 355

21.5.3 单一混合源MOCVD法制备多组分氧化物功能薄膜 357

21.5.4 气溶胶辅助的CVD技术制备陶瓷膜燃料电池功能膜 359

第6节 无机中空纤维膜制备 361

21.6.1 中空陶瓷分离膜——高分子膜制备技术的成功借鉴 361

21.6.2 相转化-烧结法制备中空纤维陶瓷膜 363

21.6.3 中空纤维陶瓷膜的制备例 364

21.6.4 中空纤维陶瓷膜燃料电池的研制 366

参考文献 367

第22章 合成晶体 371

第1节 从天然晶体到人工晶体 371

22.1.1 晶体的应用和人工晶体的发展 371

22.1.2 人工晶体的分类 373

第2节 晶体形成的科学 374

22.2.1 相变过程和结晶的驱动力 374

22.2.2 成核 377

22.2.3 晶体生长的界面过程和表面粗糙度 380

22.2.4 晶体生长的输运过程及形态稳定性 385

第3节 合成晶体的方法和技术 388

22.3.1 单晶生长方法分类 388

22.3.2 气相生长 390

22.3.3 溶液生长 396

22.3.4 助熔剂（高温熔液）生长 399

22.3.5 熔体生长 402

22.3.6 固相生长 408

第4节 材料设计和新晶体材料的探索 409

22.4.1 从试错法到材料设计 409

22.4.2 带隙工程和半导体发光材料的发展 410

22.4.3 新型激光晶体的探索 413

22.4.4 无机非线性光学晶体的分子工程 419

22.4.5 介电超晶格材料的设计和制备 427

参考文献 430

第23章 无机合成与制备化学的前沿Ⅰ．仿生合成 431

第1节 引言 431

第2节 生物矿物与生物矿化 432

23.2.1 生物矿物的类型和功能 432

23.2.2 生物矿化的构筑过程 436

23.2.3 生物矿化的基本原理 436

第3节 有机分子调控无机微纳米晶体的生长与组装 437

23.3.1 引言 437

23.3.2 双亲水嵌段共聚物（DHBCs） 437

23.3.3 树枝状高分子 440

23.3.4 聚电解质 441

23.3.5 单分子膜 443

23.3.6 单分散纳米粒子的自组装 443

第4节 生物模板组装无机材料 446

23.4.1 引言 446

23.4.2 细菌 446

23.4.3 蛋壳膜 447

23.4.4 DNA 447

23.4.5 蛋白质 450

23.4.6 其它 450

第5节 仿生合成无机手性材料 451

23.5.1 引言 451

23.5.2 具有手性结构的无机材料 451

23.5.3 具有手性形貌的无机材料 452

第6节 仿生合成多尺度无机材料 456

23.6.1 引言 456

23.6.2 仿荷叶超疏水材料 457

23.6.3 仿贝壳珍珠层材料 459

23.6.4 仿壁虎脚材料 460

23.6.5 仿蜘蛛丝材料 460

23.6.6 仿生制备多通道微纳米管 461

23.6.7 其它仿生物材料 462

参考文献 463

第24章 无机合成与制备化学的前沿Ⅱ．设计与定向合成——无机多孔晶体材料 482

第1节 前言 482

第2节 无机微孔晶体材料的结构设计 483

24.2.1 具有特定孔道结构的设计 483

24.2.2 具有特定结构单元结构的设计 495

24.2.3 具有特定计量比骨架结构的设计 499

第3节 多孔晶体材料的定向合成 506

24.3.1 无机微孔晶体材料定向合成的重要途径 506

24.3.2 金属-有机骨架化合物的设计合成 536

第4节 结论 546

参考文献 546

索引 553