第1章 离子交换反应和无机离子交换材料简介 1
1.1 离子交换现象研发历史 3
1.2 离子交换反应 4
1.2.1 离子交换反应的定义 4
1.2.2 离子交换反应以外的吸附反应 5
1.3 无机离子交换材料的分类 7
1.3.1 无机离子交换材料的化合物分类 7
1.3.2 无机离子交换材料的结构分类 8
1.4 离子交换位点的特点 9
第2章 无机离子交换材料的合成及表征 13
2.1 无机离子交换材料的合成法 15
2.1.1 液相合成法 15
2.1.2 固相合成法 16
2.1.3 气相合成法 16
2.1.4 其他合成法 17
2.2 无机离子交换材料的表征 17
2.2.1 组成分析 17
2.2.2 物理化学特性 20
2.3 硅酸铝盐 27
2.3.1 沸石 27
2.3.2 黏土矿物 28
2.4 水合金属氧化物 30
2.4.1 非结晶及微结晶性水合氧化物 30
2.4.2 结晶性水合氧化物 32
2.4.3 离子交换特性 33
2.5 酸性盐 33
2.6 复合氢氧化物、碱性盐 35
2.7 其他无机离子交换材料 37
2.7.1 杂多酸盐 37
2.7.2 六氰铁酸盐 37
2.7.3 其他 38
第3章 离子交换反应的物理化学 43
3.1 离子交换平衡 45
3.1.1 质量作用模型 45
3.1.2 离子交换等温线 46
3.1.3 离子交换平衡的测定 48
3.1.4 实例 50
3.2 分配系数 52
3.2.1 分配系数的物理化学 52
3.2.2 离子选择系列和分离系数 53
3.2.3 分配系数的测定 54
3.2.4 实例 55
3.3 pH滴定 56
3.3.1 pH滴定的物理化学 56
3.3.2 pH滴定的测定 57
3.3.3 实例 59
3.4 离子交换速度 61
3.4.1 交换速度的物理化学 61
3.4.2 离子交换速度的测定 64
3.4.3 实例 65
第4章 氧化物系无机离子交换材料的特征 71
4.1 离子交换位点的特征 73
4.1.1 表面OH基的生成和离子交换反应 73
4.1.2 酸碱性形成因素 73
4.2 水合氧化物的离子选择性 74
4.2.1 阳离子交换选择性 75
4.2.2 阴离子交换选择性 78
4.3 离子选择性的起源 80
4.3.1 固相中的静电相互作用和碱金属离子选择性 80
4.3.2 化学相互作用和过渡金属离子选择性 83
4.3.3 阴离子交换反应的机理 84
4.3.4 阴离子交换反应的络合反应解析法 86
4.3.5 其他因素 90
4.3.6 表面化学吸附对选择性的影响 93
4.4 离子筛作用和模板反应 93
4.4.1 沸石 93
4.4.2 层状多价金属酸性盐 94
4.4.3 水合金属氧化物 95
4.4.4 离子筛型交换材料的模板反应合成法 95
4.4.5 细孔结构的评价——根据离子筛半径进行讨论 98
4.4.6 阴离子筛作用 99
4.5 层状材料的离子交换反应 100
4.5.1 嵌入反应 100
4.5.2 层状化合物的膨润、剥离反应 102
4.5.3 表面电荷密度的影响 104
4.5.4 黏土以外的层状化合物的膨润、剥离现象 105
第5章 锰氧化合物多孔性结晶 115
5.1 锰氧化合物多孔性结晶的分类 117
5.2 模板反应结构控制 118
5.3 模板离子抽取反应 120
5.4 离子筛作用 122
5.4.1 pH滴定曲线 122
5.4.2 分配系数 124
5.5 尖晶石型锰氧化合物 125
5.5.1 尖晶石型锂锰氧化合物的合成法 126
5.5.2 氧化还原型尖晶石（LiMn2O4）的结构和反应 127
5.5.3 电化学解析 128
5.5.4 基于Pt／λ-MnO2电极的Li+电化学嵌入、抽出反应 131
5.5.5 λ-MnO2的pH滴定和氧化还原反应模型解析 133
5.5.6 离子交换型尖晶石（Li1.3 3Mn1.6 7O4和Li1 6Mn1.6 O4）的结构和反应 136
5.5.7 H1.3 3Mn1.6 7 O4和H1.6 Mn1.6 O4的pH滴定曲线 137
5.5.8 尖晶石型锰氧化合物的结构解析 139
5.5.9 框架结构中导入其他金属的方法 141
5.5.10 从镁锰氧化合物前驱体制备的尖晶石型锰氧化合物 142
5.6 隧道状锰氧化合物 143
5.6.1 锰钡矿型锰氧化合物（[2×2]型隧道化合物） 143
5.6.2 其他隧道状锰氧化合物 145
5.7 层状锰氧化合物 148
5.7.1 水钠锰矿型锰氧化合物 148
5.7.2 其他层状锰氧化合物 150
5.7.3 嵌入反应和软化学过程 151
5.7.4 电化学嵌入／抽出反应 153
5.8 水钠锰矿的剥离、再叠层反应 155
5.8.1 4级胺离子的嵌入反应及其膨润过程 155
5.8.2 水钠锰矿的水洗剥离 156
5.8.3 单晶水钠锰矿型锰氧化合物的剥离、再叠层反应 158
5.8.4 其他层状锰氧化合物的剥离反应 160
5.8.5 剥离纳米片的再叠层反应 161
5.9 自然界中锰氧化合物的生成 162
第6章 无机离子交换材料在环境、资源领域的应用 167
6.1 环境吸附剂的应用 169
6.1.1 含氧阴离子的去除 169
6.1.2 其他有害成分的去除 176
6.2 海水中微量成分锂的吸附 181
6.2.1 海水锂吸附剂的开发 182
6.2.2 交换柱海水锂吸附 186
6.2.3 流体力学解析 188
6.2.4 脱附、分离、浓缩、晶析程序 189
6.2.5 规模化回收技术的开发 192
6.2.6 膜状吸附剂的开发 195
6.3 海水中其他微量成分的吸附 196
6.3.1 钼、钒吸附 198
6.3.2 铀吸附 200
6.3.3 硝酸、磷酸、硼酸吸附 202
6.3.4 其他离子吸附 206
第7章 无机离子交换材料在其他领域的应用 215
7.1 在生物领域的应用 217
7.1.1 生物成分用吸附剂 217
7.1.2 在抗菌剂上的应用 218
7.2 在高纯度化领域的应用 219
7.3 非水系离子交换反应 221
7.3.1 熔盐中的离子交换反应 221
7.3.2 有机溶剂、混合溶剂系中的离子交换反应 223
7.4 轻元素同位素分离 223
7.4.1 离子筛无机离子交换材料的锂同位素分离效应 224
7.4.2 多价金属磷酸盐的锂同位素分离效应 227
第8章 展望 233
附字 236
使用符号 236
索引 240