低熱固相化學(xué)反應(yīng)

前言

我們實(shí)驗(yàn)室自1987年開(kāi)展“室溫／低熱固－固相化學(xué)反應(yīng)”研究工作以來(lái)，經(jīng)過(guò)50多位研究生和進(jìn)修教師的共同努力，初步形成了“室溫／低熱固－固相化學(xué)反應(yīng)”的研究領(lǐng)域，如果沒(méi)有他們的開(kāi)創(chuàng)性勞動(dòng)，沒(méi)有他們追求真理的執(zhí)著，就不可能有本書(shū)的問(wèn)世。本書(shū)反映的內(nèi)容大多數(shù)是他們的工作成果，研究?jī)?nèi)容的發(fā)展分為三個(gè)階段：一、1988－1995年“固相配位化學(xué)反應(yīng)研究”系列1986年，袁進(jìn)華博士發(fā)現(xiàn)了室溫條件下的固相化學(xué)反應(yīng)（后查實(shí)1963年已有過(guò)報(bào)道），1987年在聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNISCO）、教育部科技司、國(guó)家基金委的資助下，開(kāi)始立項(xiàng)，研究“固相配位化學(xué)反應(yīng)”。二、1992-2004年固相反應(yīng)合成新原子簇化合物及其三階非線性光學(xué)性研究1992年，郎建平教授用低熱固相反應(yīng)合成了十幾個(gè)新原子簇化合物，并開(kāi)展了原子簇與三階非線性光學(xué)性的研究。三、1998-2005年固相反應(yīng)合成納米材料及其應(yīng)用1998年，賈殿贈(zèng)教授率先用室溫固相化學(xué)反應(yīng)合成了十余種納米氧化物，從此，室溫／低熱固相化學(xué)反應(yīng)全方位進(jìn)入材料科學(xué)的研究中。本書(shū)主要是在上述工作的基礎(chǔ)上匯編而成，1-3章來(lái)自第一階段工作；7-8章建立在第二階段工作基礎(chǔ)上；4-6章歸之于第三階段工作；9-10章主要來(lái)自其他文獻(xiàn)。書(shū)中許多內(nèi)容摘自國(guó)內(nèi)外多位學(xué)者朋友的工作，他們的杰出貢獻(xiàn)大大豐富了本書(shū)內(nèi)容，在此，對(duì)他們的貢獻(xiàn)表示深深的謝意，如果引用有不妥之處，還請(qǐng)海涵。在室溫固相化學(xué)反應(yīng)發(fā)展的基礎(chǔ)上，本書(shū)具有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：一、從熱力學(xué)理論推導(dǎo)得知固相化學(xué)反應(yīng)體系無(wú)化學(xué)平衡（第1章第4節(jié)）。二、用室溫／低熱固相化學(xué)反應(yīng)法合成了以下三類(lèi)化合物。1.固介化合物（固體介穩(wěn)態(tài)化合物的簡(jiǎn)稱(chēng)），它們只存在于固體中，共有七類(lèi)（第3章第1節(jié)）。2.新結(jié)構(gòu)的含硫原子簇化合物（第7章，第8章）。3.各種結(jié)構(gòu)、各種形態(tài)和不同大小的納米化合物（第6章）。

內(nèi)容概要

　　全書(shū)共分10章，第1-3章是室溫／低熱固-固相化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)，第4-6章是室溫／低熱固-固相化學(xué)反應(yīng)在納米化合物的合成及材料科學(xué)研究中的概況，第7-8章是用室溫／低熱固-固相化學(xué)反應(yīng)方法合成新Mo（W，V）-Cu（Ag）-S（Se）原子簇化合物的研究成果，第9-10章是室溫／低熱固-固相化學(xué)反應(yīng)在有機(jī)化學(xué)和工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用?！　　兜蜔峁滔嗷瘜W(xué)反應(yīng)》具有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：1.從熱力學(xué)理論推導(dǎo)得知固相化學(xué)反應(yīng)體系無(wú)化學(xué)平衡，并予以實(shí)驗(yàn)佐證；2.用室溫／低熱固相化學(xué)反應(yīng)法合成了新形態(tài)、新結(jié)構(gòu)的化合物?！　　兜蜔峁滔嗷瘜W(xué)反應(yīng)》可作為綜合性大學(xué)化學(xué)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生專(zhuān)業(yè)課教材，也可作為無(wú)機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生教材和科研參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 室溫／低熱固－固相化學(xué)反應(yīng)綜述第1節(jié) 固相化學(xué)反應(yīng)的發(fā)展歷史第2節(jié) 固相反應(yīng)的定義及分類(lèi)第3節(jié) 固體的結(jié)構(gòu)和固相反應(yīng)第4節(jié) 室溫固相反應(yīng)熱力學(xué)1.4.1 固相反應(yīng)的熱化學(xué)1.4.2 固相反應(yīng)的熱力學(xué)判據(jù)——無(wú)化學(xué)平衡第5節(jié) 固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1.5.1 化學(xué)反應(yīng)速率控制的過(guò)程1.5.2 擴(kuò)散速率控制的過(guò)程第6節(jié) 固體的擴(kuò)散1.6.1 固體的體相擴(kuò)散1.6.2 固體的界面擴(kuò)散1.6.3 成核過(guò)程思考題參考文獻(xiàn)第2章 固相化學(xué)反應(yīng)機(jī)理第1節(jié) 影響室溫固相反應(yīng)的因素第2節(jié) 室溫固相反應(yīng)的特征第3節(jié) 固－固相反應(yīng)的研究方法第4節(jié) XRD譜探究室溫固－固相反應(yīng)機(jī)理2.4.1 室溫固－固相化學(xué)反應(yīng)速率的控制步驟2.4.2 室溫固－固相化學(xué)反應(yīng)各類(lèi)速率控制步驟的典型實(shí)例第5節(jié) 室溫固相反應(yīng)的冷融熔機(jī)理和冷溶熔機(jī)理2.5.1 固相反應(yīng)的冷融熔機(jī)理2.5.2 固相反應(yīng)的冷溶熔機(jī)理第6節(jié) 結(jié)語(yǔ)思考題參考文獻(xiàn)第3章 固相反應(yīng)合成新無(wú)機(jī)化合物第1節(jié) 一類(lèi)新化合物－固介化合物3.1.1 固配化合物3.1.2 弱配化合物3.1.3 中間態(tài)化合物3.1.4 混配化合物3.1.5 插入化合物3.1.6 易水解金屬離子的配合物3.1.7 保留前驅(qū)體骨架結(jié)構(gòu)的介穩(wěn)態(tài)化合物第2節(jié) 固相反應(yīng)合成新配合物第3節(jié) 合成多酸化合物第4節(jié) 固相反應(yīng)合成羰基簇化合物第5節(jié) 固相反應(yīng)合成金屬有機(jī)化合物第6節(jié) 固相反應(yīng)合成磷酸鹽化合物第7節(jié) 合成金屬互化物第8節(jié) 固相氧化還原反應(yīng)研究思考題參考文獻(xiàn)第4章 室溫固相反應(yīng)合成納米材料第1節(jié) 引言第2節(jié) 方法和表征4.2.1 室溫下的固相合成4.2.2 表征第3節(jié) 固相合成零維納米材料4.3.1 一步室溫固相反應(yīng)合成納米粒子4.3.2 兩步室溫固相反應(yīng)合成納米粒子4.3.3 兩步固相反應(yīng)合成納米粒子第4節(jié) 室溫固相反應(yīng)法控制納米材料的微觀結(jié)構(gòu)4.4.1 合成納米棒和納米管4.4.2 合成立方狀納米粒子聚集體4.4.3 合成空心納米球第5節(jié) 納米結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理第6節(jié) 納米結(jié)構(gòu)的形貌保持第7節(jié) 固相反應(yīng)合成微米化合物第8節(jié) 結(jié)語(yǔ)思考題參考文獻(xiàn)第5章 電池材料合成中的低熱固相反應(yīng)第1節(jié) 合成第2節(jié) 鎳系列電池正極材料第3節(jié) 燃料電池的正極催化劑第4節(jié) 鋰離子電池正極材料第5節(jié) 鋅電極材料第6節(jié) 電化學(xué)電容器材料第7節(jié) 鋰離子電池的電解質(zhì)思考題參考文獻(xiàn)第6章 低熱固相反應(yīng)合成其他功能材料第1節(jié) 色性材料6.1.1 熱色性材料6.1.2 光色性材料6.1.3 壓色性材料第2節(jié) 催化材料和催化反應(yīng)第3節(jié) 發(fā)光材料第4節(jié) 磁性材料第5節(jié) 半導(dǎo)體氣敏材料6.5.1 氧化物6.5.2 復(fù)合氧化物第6節(jié) 其他材料思考題參考文獻(xiàn)第7章 低熱固相反應(yīng)合成新原子簇化合物第1節(jié) 原子簇化學(xué)發(fā)展史7.1.1 原子簇化合物的定義7.1.2 原子簇化合物的結(jié)構(gòu)理論7.1.3 原子簇化合物的發(fā)展和分類(lèi)第2節(jié) Mo(W，V)／S／Cu(Ag，Au)雜金屬硫簇化合物7.2.1 Mo(W，V)／S／Cu(Ag，Au)雜金屬硫簇化合物的固相合成方法7.2.2 Mo(W，V)／S／Cu(Ag，Au)雜金屬硫簇化合物的成簇條件及規(guī)律7.2.3 Mo(W，V)／S／Cu(Ag，Au)雜金屬硫簇單體化合物的成簇機(jī)理第3節(jié) Mo(W，V)／S／Cu(Ag，Au)雜金屬硫簇化合物的反應(yīng)7.3.1 取代反應(yīng)7.3.2 自組裝反應(yīng)7.3.3 簇切割反應(yīng)7.3.4 氧化還原反應(yīng)第4節(jié) 雜金屬硫簇化合物的非線性光學(xué)性質(zhì)7.4.1 光限制效應(yīng)7.4.2 非線性吸收與非線性折射思考題參考文獻(xiàn)第8章 原子簇聚合物化學(xué)第1節(jié) 原子簇聚合物的定義和分類(lèi)第2節(jié) Mo-cu-s原子簇聚合物的合成與結(jié)構(gòu)8.2.1 零維原子簇低聚體8.2.2 一維原子簇聚合物8.2.3 二維原子簇聚合物8.2.4 三維原子簇聚合物8.2.5 原子簇聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第3節(jié) 其他類(lèi)型的原子簇聚合物8.3.1 聚硼烷和硼烷簇聚合物8.3.2 碳簇聚合物(富勒烯聚合物)8.3.3 金屬氧簇聚合物8.3.4 羰基簇聚合物8.3.5 金屬鹵簇聚合物第4節(jié) 特色和展望思考題參考文獻(xiàn)第9章 低熱固相反應(yīng)在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用第1節(jié) Kaupp教授與100％收率的固相有機(jī)化學(xué)反應(yīng)第2節(jié) 重排反應(yīng)9.2.1 片吶醇重排反應(yīng)9.2.2 甲基遷移重排反應(yīng)9.2.3 二苯乙二酮一二苯乙醇酸重排反應(yīng)9.2.4 Beckmann重排反應(yīng)第3節(jié) 氧化還原反應(yīng)9.3.1 酚氧化反應(yīng)9.3.2 醌還原反應(yīng)9.3.3 酮還原反應(yīng)9.3.4 芳基取代的卡巴肼的氧化反應(yīng)9.3.5 1一羥基膦酸酯的氧化反應(yīng)9.3.6 Cannizzaro反應(yīng)第4節(jié) 偶聯(lián)反應(yīng)第5節(jié) 縮合反應(yīng)9.5.1 醛酮縮合反應(yīng)9.5.2 芳香醛的系列固相縮合反應(yīng)9.5.3 吲哚與羰基化合物的固相縮合反應(yīng)9.5.4 狄克曼縮合反應(yīng)9.5.5 Knoevenagel縮合反應(yīng)第6節(jié) 加成反應(yīng)9.6.1 Michael加成反應(yīng)9.6.2 親核加成反應(yīng)第7節(jié) 親核取代反應(yīng)第8節(jié) 醇的脫水及成醚反應(yīng)第9節(jié) 羰基化合物的保護(hù)和脫保護(hù)第10節(jié) 主客體包合反應(yīng)第11節(jié) 光化學(xué)反應(yīng)9.11.1 光環(huán)化加成反應(yīng)9.11.2 光二聚反應(yīng)思考題參考文獻(xiàn)第10章 低熱固相化學(xué)反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第1節(jié) 固相熱分解反應(yīng)在印刷線路板制造工業(yè)中的應(yīng)用第2節(jié) 固相熱分解反應(yīng)在工業(yè)催化劑制備中的應(yīng)用——前驅(qū)體分解法第3節(jié) 低熱固相反應(yīng)在顏料制造業(yè)中的應(yīng)用第4節(jié) 低熱固相反應(yīng)在制藥業(yè)中的應(yīng)用第5節(jié) 低熱固相化學(xué)反應(yīng)合成納米功能材料10.5.1 低熱固相化學(xué)反應(yīng)合成鋰離子電池納米材料鈷酸鋰、錳酸鋰、摻雜錳酸鈷鋰10.5.2 低熱固相化學(xué)反應(yīng)合成蓄光型納米稀土發(fā)光材料第6節(jié) 在工業(yè)生產(chǎn)中的其他應(yīng)用第7節(jié) 結(jié)語(yǔ)思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第2節(jié) 固相反應(yīng)的定義及分類(lèi)狹義地說(shuō)，只有固體與固體間的反應(yīng)才是固相反應(yīng)。不過(guò)，固相反應(yīng)的定義是化學(xué)家們一直爭(zhēng)論且至今尚無(wú)定論的問(wèn)題，經(jīng)常出現(xiàn)對(duì)于同一反應(yīng)體系的矛盾判斷。我們認(rèn)為，對(duì)一門(mén)尚未完善的學(xué)科，沒(méi)有理由給予它過(guò)多的限制，使之裹足不前。倘若給它以足夠的發(fā)展時(shí)間和空間，待到時(shí)機(jī)成熟時(shí)，這門(mén)學(xué)科區(qū)別于其他學(xué)科的“廬山真面目”自然會(huì)清晰地呈現(xiàn)于世人面前。因此，廣義地講，凡是反應(yīng)物中有固體物質(zhì)直接參與的反應(yīng)都可稱(chēng)為固相反應(yīng)，這樣，固體的氧化、還原、相變、分解，固體與固體、固體與液體、固體與氣體的反應(yīng)都屬于固相反應(yīng)的范疇。固相反應(yīng)從不同角度觀察，可以有不同的分類(lèi)。若從化學(xué)組成變化方面考慮，可分為組成發(fā)生變化的反應(yīng)（如固體與固體、液體、氣體的反應(yīng)，分解反應(yīng)等）和組成不發(fā)生變化的反應(yīng)（如相變、燒結(jié)反應(yīng)等）兩類(lèi)。若從固體成分輸運(yùn)的距離來(lái)劃分，可以分為三類(lèi)：短距離輸運(yùn)的反應(yīng)，如相變等；長(zhǎng)距離輸運(yùn)的反應(yīng)，如固體與固體、液體、氣體的反應(yīng)，燒結(jié)反應(yīng)等；介于上述兩者之間的反應(yīng)，如固體聚合等。若以固相反應(yīng)發(fā)生的速率控制步驟為標(biāo)準(zhǔn)，可劃分為：擴(kuò)散控制過(guò)程的固相反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)控制過(guò)程的固相反應(yīng)、成核速率控制過(guò)程的固相反應(yīng)、晶核生長(zhǎng)控制過(guò)程的固相反應(yīng)、升華控制過(guò)程的固相反應(yīng)等。若按參加反應(yīng)的物質(zhì)狀態(tài)來(lái)分類(lèi)，可將固相反應(yīng)分為以下幾類(lèi)：一種固體物質(zhì)的反應(yīng)，如固體物質(zhì)的熱解、相變、異構(gòu)化、聚合等；單一固體內(nèi)部的缺陷平衡；固體和固體物質(zhì)之間的反應(yīng)；固體和液體物質(zhì)之間的反應(yīng)；固體和氣體物質(zhì)參加的反應(yīng)；固體物質(zhì)表面上的反應(yīng)，如固相催化反應(yīng)和電極反應(yīng)等。

編輯推薦

《低熱固相化學(xué)反應(yīng)》：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。

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