无机化学学科前沿与展望PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1无机化学学科的发展规律与发展态势 1

1.1.1无机化学学科定义与内涵 1

1.1.2无机化学学科的发展规律 1

1.1.3无机化学学科的发展趋势 3

1.2无机化学学科的发展现状 4

1.2.1我国无机化学学科在国际上的地位 4

1.2.2无机化学领域的优势学科、薄弱学科和交叉学科的发展状况 5

1.2.3经费投入与平台建设情况 7

1.2.4人才队伍情况 7

1.2.5推动学科发展、促进人才培养、营造创新环境等方面的举措与存在的问题 7

1.3无机化学学科的发展布局 10

1.3.1指导思想 10

1.3.2发展目标 10

1.3.3发展策略 11

1.4无机化学学科优先发展领域与重大交叉研究领域 13

1.4.1无机化学学科遴选优先发展领域的基本原则 13

1.4.2无机化学学科“十二五”期间的优先发展领域 14

第2章 丰产元素化学 31

2.1稀土功能材料及轻质高强结构材料的设计与制备 31

2.1.1稀土发光材料 31

2.1.2稀土功能材料的设计与制备 33

2.1.3稀土基催化材料 37

2.1.4稀土高分子复合材料研究进展 43

2.2稀土绿色分离理论和工艺研究 45

2.3多酸（多金属氧簇）化合物的合成、组装与功能化 46

2.3.1基于多酸建筑块晶体工程学的合成方法和合成策略研究 46

2.3.2多酸有机修饰化学的研究 52

2.3.3多酸的功能化 55

2.4盐湖镁、锂资源的利用 59

2.4.1盐湖镁、锂资源利用的研究进展 59

2.4.2盐湖镁、锂资源利用存在的问题 64

2.4.3盐湖镁、锂资源利用的发展方向 65

参考文献 66

第3章 无机合成化学 80

3.1无机合成新方法、新路线、新技术 80

3.1.1无机高通量组合化学合成 81

3.1.2绿色合成 82

3.1.3极端条件下或外场（光、磁场）诱导下的无机合成 84

3.1.4非水溶剂体系和反应离子热合成 86

3.1.5无机光化学和电化学合成 87

3.2无机自组装合成 89

3.2.1自组装合成介孔材料 90

3.2.2自组装合成新型微孔材料 92

3.2.3基于自组装策略的功能MOFs材料的合成 93

3.2.4自组装合成策略在功能纳米材料中的应用 94

3.2.5挥发诱导自组装合成方法 97

3.2.6外场下的自组装合成 98

3.2.7以功能为导向的无机-有机复合材料自组装合成 100

3.2.8关于自组装无机合成的总结和展望 100

3.3无机功能材料的定向合成、制备与组装 102

3.3.1引言 102

3.3.2无机功能材料的结构设计 104

3.3.3无机功能材料的定向合成 108

3.3.4无机功能材料的可控制备 110

3.3.5无机功能材料的组装 116

3.3.6存在的科学问题 121

3.4复杂无机体系反应过程与机制 122

3.4.1相变及多晶转变 123

3.4.2模板效应 125

3.4.3合成反应的机理研究 127

3.4.4展望 130

3.5仿生合成特殊浸润性无机材料 130

3.5.1引言 130

3.5.2自然材料超疏水机理的揭示 133

3.5.3仿生合成超疏水无机材料 136

3.5.4仿生合成超双疏无机材料 138

3.5.5仿生合成超疏水-超亲油无机材料 139

3.5.6仿生合成超疏水-超亲水智能响应无机材料 139

3.5.7科学问题 140

3.6无机合成中柔性配体的构型控制及性能研究 141

3.6.1柔性配体构筑的配位聚合物的结构特点 141

3.6.2影响柔性配体的配位聚合物结构的因素 146

3.6.3柔性配体构筑的配位聚合物的性能多样性 150

3.6.4展望 153

参考文献 153

第4章 无机固体化学 171

4.1无机固体合成化学：尝试、探索与设计 171

4.1.1新型锗酸盐的合成与结构化学特点 172

4.1.2三方层状钙钛矿——结构化学原理及应用 173

4.1.3硼酸熔融法制备的系列新型硼酸盐的合成与结构 174

4.2多功能无机化合物中的结构与性能关系 175

4.3无机固体化学中的多尺度研究 184

4.3.1介观晶体 184

4.3.2微纳尺度内的固体及分级结构 187

4.3.3原子与分子尺度的无机固体化学 190

4.4固体表/界面的研究 192

4.4.1界面材料的浸润性研究 192

4.4.2热障涂层材料的界面性质研究 198

4.4.3无机陶瓷膜的制备及表/界面性质研究 200

4.4.4晶态薄膜的取向生长及性质 202

参考文献 203

第5章 无机材料化学 213

5.1金属、氧化物结构敏感催化材料的设计合成 213

5.2高效能源材料 214

5.2.1锂离子电池材料 215

5.2.2高容量储氢材料 220

5.2.3燃料电池关键材料 222

5.2.4太阳能电池关键材料 226

5.2.5热电材料 228

5.3非线性光学晶体材料 231

5.4分子筛及多孔材料 236

5.4.1多孔碳材料 236

5.4.2多孔半导体材料 239

5.4.3多孔主客体材料 239

5.4.4具有多级孔结构材料 241

5.4.5其他多孔材料 242

5.5稀土化合物功能材料 244

5.6无机-有机杂化材料 247

5.7先进碳材料 251

5.8发展方向 254

5.8.1金属、氧化物结构敏感催化材料的设计合成 254

5.8.2高效能源材料 254

5.8.3非线性光学晶体材料 256

5.8.4分子筛及多孔材料 256

5.8.5稀土化合物功能材料 256

5.8.6无机-有机杂化材料 256

5.8.7先进碳材料 257

参考文献 257

第6章 配位化学 271

6.1配位化学中的新反应及方法学研究 271

6.1.1溶剂（水）热条件下原位金属/配体反应 271

6.1.2利用模板化学技术实现对配位化合物的可控组装 274

6.1.3离子热合成 278

6.1.4微波辅助合成 278

6.1.5固相合成 278

6.2晶体工程研究进展 279

6.2.1引言 279

6.2.2无机-有机杂化晶体工程进展 279

6.2.3无机晶体工程研究进展 281

6.2.4有机晶体工程研究进展 281

6.3配位超分子与分子工程学 282

6.3.1分子工程策略 283

6.3.2配位超分子类型 284

6.3.3分子工程应用 288

6.4多孔配位聚合物的设计和合成 289

6.4.1多孔配位聚合物的结构设计 289

6.4.2多孔配位聚合物的结构-性质相关性 291

6.5光电功能配合物 295

6.5.1发光配合物 296

6.5.2导电配合物 306

6.6磁性配合物 308

6.6.1单分子磁体和单链磁体 308

6.6.2多维磁性体系 311

6.6.3多功能分子材料 312

6.7手性配合物及分子聚集体的构筑、性能和构效关系 315

6.7.1手性配体制备手性组装体 315

6.7.2非手性配体制备手性组装体 318

6.8三明治型四吡咯共轭大环类配合物 322

6.8.1合成研究 323

6.8.2晶体分子结构 326

6.8.3通过光谱和电化学性质研究分子内7π-π相互作用 328

6.8.4在双层配合物中调节金属铈的价态 330

6.8.5在双层配合物中孔穴和酸性质子所处的位置 330

6.8.6超分子结构 330

6.8.7有机场效应晶体管应用 331

6.9存在问题与展望 332

6.9.1新合成方法与新反应 332

6.9.2晶体工程与分子工程 333

6.9.3功能配位化合物 334

参考文献 335

第7章 有机金属化学 352

7.1金属卡宾与卡拜配合物 352

7.1.1引言 352

7.1.2 Fischer卡宾、Schrock卡宾和卡拜金属配合物 354

7.1.3 N-杂环卡宾金属配合物 361

7.1.4总结与展望 374

7.2不饱和有机金属化合物的合成、结构和反应性研究 374

7.2.1不饱和有机金属化合物的制备、反应性及其应用 375

7.2.2典型16e-不饱和有机金属化合物——半夹芯式含[E2 C2 B10 H10 ]2-金属硫族碳硼烷类化合物 378

7.2.3金属促进的碳硼烷衍生物的合成 389

7.2.4前景与展望 392

7.3小分子活化 392

7.3.1金属配合物活化CO2 393

7.3.2有机金属配合物催化一氧化碳（CO）还原偶合 399

7.3.3有机金属配合物活化甲烷C—H键 402

7.3.4有机金属配合物活化水分子的H—OH键 410

7.4有机金属框架化合物的合成与结构 415

7.4.1构筑策略 416

7.4.2半夹心结构有机金属环状化合物 418

7.4.3半夹心结构有机金属笼状化合物 425

7.4.4半夹心结构有机金属化合物促进碳-氢键活化及其后反应研究 430

7.4.5有机金属框架化合物的性能研究 432

7.5金属簇合物化学 437

7.6过渡金属催化的（C—H键活化和脱羧反应：原子经济的合成路径 454

7.6.1 C—H键的活化研究进展 454

7.6.2脱羧反应研究进展 466

参考文献 475

第8章 团簇化学 506

8.1富勒烯化学 506

8.1.1富勒烯空笼 506

8.1.2富勒烯包合物 513

8.1.3富勒烯化学 533

8.2多金属氧酸盐簇合物 555

8.2.1缺位导向合成 555

8.2.2协同导向合成 558

8.2.3导向组装与设计合成 564

8.2.4簇笼上的第二取代反应 568

8.2.5基于多酸阴离子键连或模板的空旷骨架 572

8.2.6多酸的有机功能化 575

8.2.7现阶段多酸化学研究存在的问题与展望 578

8.3后过渡金属氧簇合物化学 579

8.3.1金属有机膦酸簇合物 579

8.3.2羧基（醇胺）桥锰氧簇合物 587

8.3.3其他后过渡金属氧簇合物 595

8.3.4后过渡金属氧簇合物的组装 597

8.4稀土-过渡金属簇合物化学 602

8.4.1“金属配体”法合成稀土-过渡金属簇合物 603

8.4.2阴离子模板法合成稀土-过渡金属簇合物 604

8.4.3其他方法合成稀土-过渡金属簇合物 607

8.4.4基于3d-4f簇合物为节点的配位聚合物组装 607

8.4.5稀土-过渡金属异核氧基簇合物研究总结与展望 611

8.5稀土簇合物 612

8.5.1稀土簇合物的合成方法 613

8.5.2羧酸类稀土簇合物 614

8.5.3席夫碱衍生物类稀土簇合物 616

8.5.4其他稀土簇合物 617

8.5.5稀土簇合物为节点的配位聚合物 618

8.5.6稀土簇合物研究总结与展望 619

8.6主族元素氧簇化学 619

8.6.1硼酸盐的模板合成 620

8.6.2锗酸盐及硼锗酸盐的模板合成 623

8.6.3锡氧簇的合成 626

8.6.4金属有机锗酸盐的自聚合与诱导聚集 629

8.6.5现阶段研究存在的问题与展望 631

参考文献 632

第9章 生物无机化学 656

9.1重要金属酶的结构、功能、催化机理以及模型化合物构建 656

9.2无机药物的设计、合成及其作用机制 661

9.2.1抗肿瘤金属药物 661

9.2.2抗糖尿病钒化合物 664

9.3无机物与核酸的相互作用及功能调控的机制 667

9.3.1金属化合物对人类端粒DNA的识别 667

9.3.2稀土氨基酸配合物与核酸间的相互作用 672

9.3.3碳纳米管与DNA的相互作用 676

9.3.4铜锌超氧化物歧化酶及其模型化合物与DNA的相互作用 681

9.4生物矿化 683

9.4.1结晶调控及模拟 684

9.4.2生物程序化组装及模拟 691

9.4.3生物医学相关研究 694

9.4.4生物启迪材料及仿生矿化 696

9.5用金属组和金属蛋白质组学方法研究疾病相关的细胞金属代谢和稳态 697

9.5.1金属组学研究中常用的方法 698

9.5.2一些与健康相关的金属/准金属蛋白的研究 703

9.5.3金属/类金属药物的临床应用 704

9.5.4展望 706

9.6稀土生物效应及其作用机制 706

9.6.1稀土的活性物种 706

9.6.2稀土的体内转运机制 707

9.6.3稀土与一些重要蛋白质分子的作用 707

9.6.4稀土促进细胞增殖和存活的分子机制 709

9.6.5稀土毒性的分子机制 711

参考文献 712

第10章 物理与理论无机化学 734

10.1理论方法在无机化学中的应用 734

10.1.1化学键方法在无机材料中的应用 734

10.1.2多金属氧酸盐结构化学规律性的理论探索 739

10.1.3 DFT和MMDD方法在金属修饰纳米材料储氢研究中的应用 747

10.1.4第一性原理在金属氧化物材料表面研究中的应用 752

10.2无机基元相互作用及其结构化学规律 755

10.2.1无机团簇的相互作用及其结构化学规律 755

10.2.2羰基硼基元构建化学的理论研究 760

10.3金属配合物发光材料设计中的理论与实验研究 767

10.3.1金属配合物发光材料的实验研究 767

10.3.2金属配合物发光材料的理论设计 773

10.4无机材料的功能性设计及构效关系 775

10.4.1层状类钙钛矿材料的结构及性能调控 775

10.4.2无机晶体工程中的超分子异构和同构现象 780

10.4.3光催化材料结构与性能的关系及光电转换过程机制的研究 785

10.5溶液及固相无机反应机理研究 791

10.5.1纳米、微米晶体无机材料的不同暴露晶面的调控机制 792

10.5.2纳米阵列结构和中空结构的液固两相合成机制 798

10.5.3中空微纳米结构的气固两相合成机制 804

10.5.4单分散纳米晶的油-水两相界面法和液-固-溶液界面相转移与相分离法合成机制 805

10.6展望 808

10.6.1理论无机化学及其应用 808

10.6.2溶液及固相无机反应机理研究 809

10.6.3阐明表面/界面金属有机化学中化学反应的本质 810

10.6.4无机物基元的相互作用及其结构化学规律 811

10.6.5物理新方法与新技术在无机化学中的应用 812

参考文献 816

第11章 无机纳米化学 840

11.1无机单分散纳米晶体的合成与组装 840

11.1.1单分散纳米晶液相合成的基本理论 841

11.1.2单分散纳米晶合成方法的建立 842

11.1.3近年来单分散纳米晶合成方法取得的突破 843

11.1.4无机单分散纳米晶体的组装与功能型超结构 848

11.1.5挑战与展望 853

11.2无机纳米材料的聚合物控制晶化与仿生制备 853

11.2.1生物矿物的分布及种类 854

11.2.2聚合物控制晶化 854

11.2.3仿生材料合成与制备 863

11.2.4结论与展望 867

11.3贵金属纳米结构的调控合成、结构与性能 868

11.3.1贵金属纳米结构调控的历史和意义 868

11.3.2贵金属纳米结构及形貌概览 868

11.3.3贵金属纳米结构调控合成思路 870

11.3.4贵金属纳米结构材料的性能与应用 874

11.3.5贵金属纳米结构研究展望 877

11.4稀土纳米材料的调控合成、结构与光学性能 878

11.4.1稀土纳米发光材料的研究进展 879

11.4.2稀土纳米发光材料的研究展望 887

11.5光功能无机纳米材料的合成及其在生物医学领域的应用 888

11.5.1半导体量子点 888

11.5.2纳米ZnO材料 888

11.5.3金、银纳米簇 889

11.5.4碳纳米材料 889

11.5.5稀土上转换发光纳米材料 890

11.5.6总结与展望 894

11.6静电纺丝制备无机微纳米纤维 895

11.6.1静电纺丝简介 895

11.6.2电纺纤维的取向与排列 897

11.6.3电纺纤维的二级结构 899

11.6.4同轴静电纺丝法制备无机一维纳米结构 901

11.6.5电纺无机纤维的应用 908

11.6.6展望 909

11.7多酸纳米材料的合成、功能化及应用探索 910

11.7.1多酸功能化聚电解质纳米膜 910

11.7.2纳米材料负载多酸药物的可控释放 912

11.7.3多酸辅助可控合成碳纳米材料 912

11.8 DNA纳米自组装技术 914

11.8.1简介 914

11.8.2霍利迪结 915

11.8.3 DNA从稳定的分子结构基元到有序阵列 916

11.8.4 “DNA折纸”艺术 922

11.8.5 DNA纳米管 924

11.8.6蛋白质或量子点等功能DNA阵列 927

11.8.7 DNA纳米机器 929

11.8.8 DNA纳米自组装技术展望 935

11.9磁性纳米材料的化学合成、性质及其应用 935

11.9.1纳米磁学 936

11.9.2磁性纳米材料的化学合成 937

11.9.3磁性纳米材料的磁学性能 940

11.9.4磁性纳米颗粒的生物医学应用 943

11.9.5磁性纳米颗粒的其他性质及应用 944

11.9.6结论 944

参考文献 945

第12章 核化学与放射化学 967

12.1核能放射化学 967

12.1.1我国核能放射化学的研究现状 968

12.1.2我国核能发展对核能放射化学的需求 968

12.1.3快堆核能技术和聚变核能技术对核能放射化学的需求 969

12.1.4核能放射化学研究中的问题和挑战 970

12.1.5核能放射化学战略 970

12.1.6核能放射化学展望 971

12.2.环境放射化学 971

12.2.1我国环境放射化学研究状况 971

12.2.2我国的环境放射化学研究存在的问题 972

12.2.3我国环境放射化学的战略需求 973

12.2.4我国环境放射化学研究重点 974

12.2.5环境放射化学战略 975

12.2.6环境放射化学展望 976

12.3放射分析化学 976

12.3.1放射分析化学研究现状 976

12.3.2放射分析化学研究战略 977

12.3.3放射分析化学展望 977

12.4放射性药物化学 978

12.4.1单光子显像药物 978

12.4.2正电子显像药物 983

12.4.3放射性治疗药物 988

12.4.4目前国内放射性药物研究存在的主要问题 991

12.4.5放射性药物战略 991

参考文献 991