無(wú)機(jī)超分子材料的插層組裝化學(xué)

前言

超分子化學(xué)是基于分子間相互作用和分子聚集體的化學(xué)。研究多種分子間弱相互作用的協(xié)同性、方向性和選擇性，分子識(shí)別和分子聚集體的構(gòu)筑，分子聚集體中的能量傳遞、物質(zhì)傳輸和化學(xué)轉(zhuǎn)換等對(duì)于解釋一些新的科學(xué)現(xiàn)象并提出新的理論具有重要意義。同時(shí)，它能夠幫助我們更好地認(rèn)識(shí)信息、能源、生命、環(huán)境和材料學(xué)中涉及分子以上層次的問(wèn)題。十多年來(lái)，超分子化學(xué)取得了飛速的發(fā)展。其中，關(guān)于超分子插層結(jié)構(gòu)材料與器件的基礎(chǔ)研究是其重要的研究領(lǐng)域。通常認(rèn)為，插層結(jié)構(gòu)材料與器件的創(chuàng)制及功能的實(shí)現(xiàn)是基于插層組裝技術(shù)上的，是在保持層狀主體骨架結(jié)構(gòu)的前提下，基于超分子化學(xué)原理引入功能性客體，從而形成具有主客體特征的超分子插層結(jié)構(gòu)的。利用超分子組裝原理來(lái)構(gòu)筑插層結(jié)構(gòu)先進(jìn)功能材料，特別是以層狀材料為主體經(jīng)二維插層組裝結(jié)構(gòu)高度有序和具有多種優(yōu)異功能的先進(jìn)材料和器件，已成為超分子化學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)。該書作者段雪院士及其創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十余年來(lái)的不懈努力，在超分子插層結(jié)構(gòu)材料與器件的組裝與應(yīng)用研究中取得了重要進(jìn)展。他們以國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的實(shí)際需求為切入點(diǎn)，同時(shí)充分考慮國(guó)際相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展前沿，展開(kāi)超分子插層結(jié)構(gòu)研究，特別在超分子插層結(jié)構(gòu)的理論構(gòu)筑原則、插層組裝過(guò)程的控制以及超分子結(jié)構(gòu)與功能強(qiáng)化問(wèn)的科學(xué)本質(zhì)等方面，取得了突破性進(jìn)展。另外，作者在研究中針對(duì)超分子插層結(jié)構(gòu)的控制，基于化工原理，提出了多種組裝方法，有效控制了主體層板結(jié)構(gòu)和層間客體取向等微觀結(jié)構(gòu)，以及晶粒尺寸與其分布等介觀形貌，發(fā)展了超分子插層組裝方法學(xué)；基于材料學(xué)與化學(xué)原理，針對(duì)功能性對(duì)插層結(jié)構(gòu)的要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多種超分子插層結(jié)構(gòu)功能材料的創(chuàng)新。本書的出版將為涉足超分子化學(xué)領(lǐng)域的研究生以及對(duì)該領(lǐng)域感興趣的初學(xué)者提供一本基礎(chǔ)性的教材，并能對(duì)讀者起到引導(dǎo)和啟發(fā)的作用。

內(nèi)容概要

超分子化學(xué)是基于分子間相互作用和分子聚集體的化學(xué)，其研究?jī)?nèi)容涉及多種分子問(wèn)弱相互作用的協(xié)同性、方向性和選擇性，分子識(shí)別和分子聚集體的構(gòu)筑，分子聚集體中的能量傳遞、物質(zhì)傳輸和化學(xué)轉(zhuǎn)換等。本書集北京化工大學(xué)段雪院士研究團(tuán)隊(duì)十多年的科研積累，著眼于超分子化學(xué)基礎(chǔ)，從插層組裝理論人手，首先介紹了無(wú)機(jī)超分子插層組裝化學(xué)的研究對(duì)象和有關(guān)領(lǐng)域，然后詳細(xì)闡述了插層結(jié)構(gòu)構(gòu)筑基元的理論基礎(chǔ)、插層結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑、插層結(jié)構(gòu)的性質(zhì)與功能、插層結(jié)構(gòu)薄膜的構(gòu)筑和性質(zhì)，最后對(duì)石墨、硅酸鹽層狀插層組裝體、磷酸鹽、層狀過(guò)渡金屬含氧酸鹽及其插層化合物和鹵化物等無(wú)機(jī)超分子材料進(jìn)行了介紹。    本書可供化學(xué)化工科學(xué)領(lǐng)域的廣大科研、教學(xué)、專業(yè)技術(shù)人員以及研究生和大學(xué)生參考、閱讀。

書籍目錄

序第1章　緒論　1.1　超分子化學(xué)概述　　1.1.1　超分子化學(xué)的概念　　1.1.2　超分子化學(xué)的發(fā)展進(jìn)程　　1.1.3　超分子化學(xué)與其他學(xué)科的交叉　1.2　插層組裝化學(xué)的定義、研究對(duì)象和有關(guān)領(lǐng)域　　1.2.1　插層組裝化學(xué)的定義　　1.2.2　插層組裝化學(xué)的研究對(duì)象和有關(guān)領(lǐng)域　1.3　無(wú)機(jī)超分子插層結(jié)構(gòu)材料簡(jiǎn)介　參考文獻(xiàn)第2章　插層結(jié)構(gòu)構(gòu)筑基元的理論基礎(chǔ)　2.1　插層結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算和模擬方法　　2.1.1　分子力學(xué)方法　　2.1.2　分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅模擬方法　　2.1.3　量子化學(xué)方法　　2.1.4　理論計(jì)算與計(jì)算機(jī)模擬軟件　2.2　類水滑石層板結(jié)構(gòu)基元的理論基礎(chǔ)　　2.2.1　類水滑石層板結(jié)構(gòu)構(gòu)筑的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則　　2.2.2　層板結(jié)構(gòu)基元的理論分類　2.3　類水滑石插層結(jié)構(gòu)基元的理論基礎(chǔ)　　2.3.1　類水滑石層板的微觀結(jié)構(gòu)特征　　2.3.2　類水滑石晶體結(jié)構(gòu)的理論構(gòu)建　　2.3.3　類水滑石插層結(jié)構(gòu)的理論研究進(jìn)展　參考文獻(xiàn)第3章　插層結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑　3.1　層狀材料的制備與形貌控制　　3.1.1　晶粒尺寸及其分布的影響因素　　3.1.2　LDHs晶粒尺寸及分布的控制　　3.1.3　酸堿度對(duì)晶粒尺寸及分布的影響　　3.1.4　小結(jié)　3.2　插層材料的微觀結(jié)構(gòu)控制　　3.2.1　主體層板微觀結(jié)構(gòu)的控制　　3.2.2　層間客體微觀結(jié)構(gòu)的控制　3.3　插層結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑原理　　3.3.1　超分子插層結(jié)構(gòu)熱力學(xué)　　3.3.2　超分子插層結(jié)構(gòu)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)　　3.3.3　插層組裝的選擇性　參考文獻(xiàn)第4章　插層材料的結(jié)構(gòu)與功能　4.1　引言　4.2　插層結(jié)構(gòu)中的超分子作用　　4.2.1　協(xié)同性、方向性和選擇性　　4.2.2　分子識(shí)別　　4.2.3　“分子容器”　　　4.3　插層結(jié)構(gòu)中的電子轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)換　　4.3.1　電子轉(zhuǎn)移　　4.3.2　能量轉(zhuǎn)換　參考文獻(xiàn)第5章　插層結(jié)構(gòu)薄膜的構(gòu)筑　5.1　交替層層組裝技術(shù)　　5.1.1　技術(shù)原理介紹　　5.1.2　LDHs納米片組裝　　5.1.3　LDHs粒子組裝　5.2　溶劑蒸發(fā)技術(shù)　　5.2.1　技術(shù)原理介紹　　5.2.2　有序LDHs納米結(jié)構(gòu)薄膜的構(gòu)筑　5.3　原位生長(zhǎng)技術(shù)　　5.3.1　技術(shù)原理介紹　　5.3.2　以鋁為基體LDHs薄膜的構(gòu)筑　　5.3.3　以云母為基體固載LDHs薄膜　　5.3.4　以聚苯乙烯為基體制備取向LDHs薄膜　5.4　其他技術(shù)　　5.4.1　膠體沉積技術(shù)　　5.4.2　Langmuir—Blodgett（LB）技術(shù)　　5.4.3　旋轉(zhuǎn)涂膜技術(shù)　參考文獻(xiàn)第6章　層狀結(jié)構(gòu)薄膜的性質(zhì)第7章　其他典型層狀結(jié)構(gòu)概述　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：超分子化學(xué)是基于分子間相互作用和分子聚集體的化學(xué)。研究多種分子間弱相互作用的協(xié)同性、方向性和選擇性，分子識(shí)別和分子聚集體的構(gòu)筑，分子聚集體中的能量傳遞、物質(zhì)傳輸和化學(xué)轉(zhuǎn)換等對(duì)于解釋一些新的科學(xué)現(xiàn)象并提出新的理論具有重要意義。同時(shí)，它能夠幫助我們更好地認(rèn)識(shí)信息、能源、生命、環(huán)境和材料學(xué)中涉及分子以上層次的問(wèn)題。十多年來(lái)，超分子化學(xué)取得了飛速的發(fā)展。其中，關(guān)于超分子插層結(jié)構(gòu)材料與器件的基礎(chǔ)研究是其重要的研究領(lǐng)域。通常認(rèn)為，插層結(jié)構(gòu)材料與器件的創(chuàng)制及功能的實(shí)現(xiàn)是基于插層組裝技術(shù)上的，是在保持層狀主體骨架結(jié)構(gòu)的前提下，基于超分子化學(xué)原理引入功能性客體，從而形成具有主客體特征的超分子插層結(jié)構(gòu)的。利用超分子組裝原理來(lái)構(gòu)筑插層結(jié)構(gòu)先進(jìn)功能材料，特別是以層狀材料為主體經(jīng)二維插層組裝結(jié)構(gòu)高度有序和具有多種優(yōu)異功能的先進(jìn)材料和器件，已成為超分子化學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)。該書作者段雪院士及其創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十余年來(lái)的不懈努力，在超分子插層結(jié)構(gòu)材料與器件的組裝與應(yīng)用研究中取得了重要進(jìn)展。他們以國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的實(shí)際需求為切入點(diǎn)，同時(shí)充分考慮國(guó)際相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展前沿，展開(kāi)超分子插層結(jié)構(gòu)研究，特別在超分子插層結(jié)構(gòu)的理論構(gòu)筑原則、插層組裝過(guò)程的控制以及超分子結(jié)構(gòu)與功能強(qiáng)化問(wèn)的科學(xué)本質(zhì)等方面，取得了突破性進(jìn)展。另外，作者在研究中針對(duì)超分子插層結(jié)構(gòu)的控制，基于化工原理，提出了多種組裝方法，有效控制了主體層板結(jié)構(gòu)和層間客體取向等微觀結(jié)構(gòu)，以及晶粒尺寸與其分布等介觀形貌，發(fā)展了超分子插層組裝方法學(xué)；基于材料學(xué)與化學(xué)原理，針對(duì)功能性對(duì)插層結(jié)構(gòu)的要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多種超分子插層結(jié)構(gòu)功能材料的創(chuàng)新。本書的出版將為涉足超分子化學(xué)領(lǐng)域的研究生以及對(duì)該領(lǐng)域感興趣的初學(xué)者提供一本基礎(chǔ)性的教材，并能對(duì)讀者起到引導(dǎo)和啟發(fā)的作用。

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