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第1章 杂化材料功能应用简介 1

1.1 从远古传统材料到21世纪的材料 1

1.2 杂化材料的种类与分类 4

1.3 功能杂化材料设计的总则 7

1.4 展望 11

参考文献 12

第2章 有机-无机材料：从插层化学到器件 16

2.1 前言 16

2.2 有机-无机杂化材料的类型 19

2.2.1 插层化合物 20

2.2.2 无机固体的有机衍生物 29

2.2.3 溶胶凝胶杂化材料 33

2.3 基于有机-无机固体材料的功能和器件 36

2.3.1 选择性吸附剂，络合剂和膜 37

2.3.2 非均相催化剂和载体 39

2.3.3 光敏、光学、光电材料和器件 42

2.3.4 电性能：离子和电子导体 45

2.3.5 电活性和电化学器件 46

2.4 结论 49

参考文献 49

3.1 前言 55

第3章 分子工程制备的纳米结构有机-无机杂化材料——桥联聚倍半硅氧烷 55

3.2 历史背景 58

3.3 单体合成 59

3.3.1 金属化作用 60

3.3.2 加氢硅烷化作用 61

3.3.3 有机三烷氧基硅烷功能化 61

3.3.4 其他方法 63

3.4 桥联聚倍半硅氧烷的溶胶-凝胶工艺 65

3.4.1 水解和缩合 65

3.4.2 凝胶化 66

3.4.3 陈化和干燥 69

3.5 桥联聚倍半硅氧烷的表征 70

3.5.1 桥联聚倍半硅氧烷的孔隙率 72

3.5.2 孔径的控制 72

3.5.3 模板成孔 73

3.6 桥联基团对纳米结构的影响 75

3.6.1 表面活性剂模板介孔材料 75

3.6.2 内消旋桥联基团 76

3.6.3 超分子组织 78

3.6.4 金属模板法 78

3.7 热稳定性和机械性能 79

3.8 化学特性 81

3.9 应用 82

3.9.1 光学和电子元件 82

3.9.2 分离介质 85

3.9.3 催化剂载体和催化剂 85

3.9.4 金属和有机吸附剂 86

3.10 小结 88

参考文献 89

4.1 引言 97

第4章 无机-有机杂化多孔材料 97

4.2 无机网络的形成 99

4.3 制备和性能 101

4.3.1 气凝胶 101

4.3.2 M41S材料 105

4.4 将有机基团引入无机材料的方法 108

4.5 无机-有机杂化多孔材料 110

4.5.1 有机基团对多孔无机材料的功能化 110

4.5.2 桥联倍半硅氧烷 119

4.5.3 催化剂中引入金属络合物 121

4.5.4 生物分子的引入 125

4.5.5 聚合物的引入 127

4.5.6 碳结构的形成 131

参考文献 133

第5章 有机-无机杂化纳米功能复合材料的光学性能 139

5.1 引言 139

5.2 具有发射性能的杂化材料 144

5.2.1 固态激光染色器杂化材料 144

5.2.2 电致冷光杂化材料 147

5.2.3 镧系金属掺杂杂化材料的光学性能 151

5.3 具有吸收性能的杂化材料：光致变色杂化材料 156

5.3.1 光数据存储用的光致变色杂化物 157

5.3.2 用于快速光开关的光致变色杂化物 160

5.3.3 用于新型光致变色杂化材料设计的非硅氧烷基体 164

5.4 非线性光学 165

5.4.1 杂化材料的二阶非线性光学 165

5.4.2 杂化光红外材料 169

5.4.3 杂化物的光化学烧孔 169

5.4.4 光学限制器 171

5.5 杂化光学传感器 173

5.6 杂化材料集成光学器件 175

5.7 梯度组织杂化材料的光学应用 179

5.8 结论和展望 183

参考文献 186

第6章 溶胶-凝胶杂化材料的电化学性能 195

6.1 前言 195

6.2 溶胶-凝胶体系中基础电化学研究 198

6.2.1 湿氧化凝胶中的电化学 198

6.2.2 干凝胶和溶胶-凝胶氧化层的电化学行为 202

6.2.3 固体聚合物电解质 207

6.3 溶胶-凝胶类杂化材料电解分析 208

6.3.1 修饰电极的设计 208

6.3.2 分析领域的应用 215

6.4 结论 228

参考文献 229

第7章 基于导电有机聚合物的多功能杂化材料：具有光-电-离子性能的纳米复合材料及其应用 236

7.1 简介 236

7.2 导电有机高分子（COPs）：从发现到商业化 239

7.3 杂化材料中的有机和无机成分 245

7.3.1 分类 245

7.4 分子水平上的协同效应：有机-无机（O1）杂化材料 247

7.5 COPs插入无机基体中：无机-有机（IO）杂化材料 254

7.5.1 中孔基体或沸石类材料（包含硅酸盐） 259

7.6 新兴纳米技术：杂化纳米复合材料（NC） 260

7.7 当前应用与将来趋势 266

7.7.1 电子及光-电应用 267

7.7.2 光生伏打太阳能电池 270

7.7.3 能量储存和转化器件：电池，燃料电池和超大电容器 278

7.7.4 传感器 282

7.7.5 催化作用 283

7.7.6 膜 285

7.7.7 生物材料 286

7.8 结论和前景 286

参考文献 288

8.1 引言 303

第8章 层状有机-无机材料：实现磁性可控的方法 303

8.2 带扩展网络的分子材料 304

8.2.1 过渡金属层状钙钛矿 304

8.2.2 双金属草酸桥联磁铁 306

8.3 插层化合物MPS3 313

8.3.1 MPS3的离子交换插层 313

8.3.2 MnPS3插层物的性质 314

8.3.3 FePS3插层物的性质 318

8.3.4 磁学和非线性光学 320

8.4 共价键键接的有机-无机网络 320

8.4.1 二价金属磷酸盐 321

8.4.2 氢氧化物基层状化合物 324

8.5 结束语 346

参考文献 347

第9章 杂化材料的功能性构筑 351

9.1 引言 351

9.2 铁磁性与顺磁性组合 352

9.2.1 磁性多层材料 352

9.2.2 主体-客体三维结构 356

9.3 具有光物理性质的杂化分子材料 360

9.3.1 光活性磁铁 360

9.3.2 光活性导体 362

9.4 磁性与导电性的组合 363

9.4.1 小无机阴离子构成的顺磁性导体 365

9.4.2 聚金属含氧酸盐（POMS）基顺磁导体 370

9.4.3 导电性与磁序共存 375

9.5 结论 379

参考文献 381

第10章 有机-无机杂化电子学 385

10.1 引言 385

10.2 有机-无机钙钛矿 389

10.2.1 结构 389

10.2.2 性能 394

10.2.3 薄膜沉积 401

10.3 钙钛矿杂化材料器件 412

10.3.1 光学器件 412

10.3.2 电子器件 418

10.4 结论 423

参考文献 425

第11章 生物溶胶-凝胶杂化材料 428

11.1 简介 428

11.2 溶胶-凝胶封装 431

11.2.1 醇盐法 431

11.2.2 溶液法 432

11.3 酶 433

11.3.1 葡萄糖生物传感器 434

11.3.2 生物反应器，脂肪酶 436

11.4 抗体基亲和性生物传感器 438

11.5 整体细胞 440

11.5.1 酵母和植物细胞 440

11.5.2 细菌 440

11.5.3 生物医疗的应用 442

11.6 溶胶-凝胶生物封装的前景 443

参考文献 444