低熱固相化學反應

前言

我們實驗室自1987年開展“室溫／低熱固－固相化學反應”研究工作以來，經(jīng)過50多位研究生和進修教師的共同努力，初步形成了“室溫／低熱固－固相化學反應”的研究領域，如果沒有他們的開創(chuàng)性勞動，沒有他們追求真理的執(zhí)著，就不可能有本書的問世。本書反映的內(nèi)容大多數(shù)是他們的工作成果，研究內(nèi)容的發(fā)展分為三個階段：一、1988－1995年“固相配位化學反應研究”系列1986年，袁進華博士發(fā)現(xiàn)了室溫條件下的固相化學反應（后查實1963年已有過報道），1987年在聯(lián)合國教科文組織（UNISCO）、教育部科技司、國家基金委的資助下，開始立項，研究“固相配位化學反應”。二、1992-2004年固相反應合成新原子簇化合物及其三階非線性光學性研究1992年，郎建平教授用低熱固相反應合成了十幾個新原子簇化合物，并開展了原子簇與三階非線性光學性的研究。三、1998-2005年固相反應合成納米材料及其應用1998年，賈殿贈教授率先用室溫固相化學反應合成了十余種納米氧化物，從此，室溫／低熱固相化學反應全方位進入材料科學的研究中。本書主要是在上述工作的基礎上匯編而成，1-3章來自第一階段工作；7-8章建立在第二階段工作基礎上；4-6章歸之于第三階段工作；9-10章主要來自其他文獻。書中許多內(nèi)容摘自國內(nèi)外多位學者朋友的工作，他們的杰出貢獻大大豐富了本書內(nèi)容，在此，對他們的貢獻表示深深的謝意，如果引用有不妥之處，還請海涵。在室溫固相化學反應發(fā)展的基礎上，本書具有兩個創(chuàng)新點：一、從熱力學理論推導得知固相化學反應體系無化學平衡（第1章第4節(jié)）。二、用室溫／低熱固相化學反應法合成了以下三類化合物。1.固介化合物（固體介穩(wěn)態(tài)化合物的簡稱），它們只存在于固體中，共有七類（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

　　全書共分10章，第1-3章是室溫／低熱固-固相化學反應的基礎，第4-6章是室溫／低熱固-固相化學反應在納米化合物的合成及材料科學研究中的概況，第7-8章是用室溫／低熱固-固相化學反應方法合成新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-固相化學反應在有機化學和工業(yè)生產(chǎn)中的應用?！　　兜蜔峁滔嗷瘜W反應》具有兩個創(chuàng)新點：1.從熱力學理論推導得知固相化學反應體系無化學平衡，并予以實驗佐證；2.用室溫／低熱固相化學反應法合成了新形態(tài)、新結(jié)構(gòu)的化合物。　　《低熱固相化學反應》可作為綜合性大學化學專業(yè)高年級本科生專業(yè)課教材，也可作為無機化學、材料化學、物理化學、有機化學等相關專業(yè)的研究生教材和科研參考書。

書籍目錄

第1章 室溫／低熱固－固相化學反應綜述第1節(jié) 固相化學反應的發(fā)展歷史第2節(jié) 固相反應的定義及分類第3節(jié) 固體的結(jié)構(gòu)和固相反應第4節(jié) 室溫固相反應熱力學1.4.1 固相反應的熱化學1.4.2 固相反應的熱力學判據(jù)——無化學平衡第5節(jié) 固相反應動力學1.5.1 化學反應速率控制的過程1.5.2 擴散速率控制的過程第6節(jié) 固體的擴散1.6.1 固體的體相擴散1.6.2 固體的界面擴散1.6.3 成核過程思考題參考文獻第2章 固相化學反應機理第1節(jié) 影響室溫固相反應的因素第2節(jié) 室溫固相反應的特征第3節(jié) 固－固相反應的研究方法第4節(jié) XRD譜探究室溫固－固相反應機理2.4.1 室溫固－固相化學反應速率的控制步驟2.4.2 室溫固－固相化學反應各類速率控制步驟的典型實例第5節(jié) 室溫固相反應的冷融熔機理和冷溶熔機理2.5.1 固相反應的冷融熔機理2.5.2 固相反應的冷溶熔機理第6節(jié) 結(jié)語思考題參考文獻第3章 固相反應合成新無機化合物第1節(jié) 一類新化合物－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) 固相反應合成羰基簇化合物第5節(jié) 固相反應合成金屬有機化合物第6節(jié) 固相反應合成磷酸鹽化合物第7節(jié) 合成金屬互化物第8節(jié) 固相氧化還原反應研究思考題參考文獻第4章 室溫固相反應合成納米材料第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 一步室溫固相反應合成納米粒子4.3.2 兩步室溫固相反應合成納米粒子4.3.3 兩步固相反應合成納米粒子第4節(jié) 室溫固相反應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)的形成機理第6節(jié) 納米結(jié)構(gòu)的形貌保持第7節(jié) 固相反應合成微米化合物第8節(jié) 結(jié)語思考題參考文獻第5章 電池材料合成中的低熱固相反應第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)思考題參考文獻第6章 低熱固相反應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第3節(jié) 發(fā)光材料第4節(jié) 磁性材料第5節(jié) 半導體氣敏材料6.5.1 氧化物6.5.2 復合氧化物第6節(jié) 其他材料思考題參考文獻第7章 低熱固相反應合成新原子簇化合物第1節(jié) 原子簇化學發(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理第3節(jié) Mo(W，V)／S／Cu(Ag，Au)雜金屬硫簇化合物的反應7.3.1 取代反應7.3.2 自組裝反應7.3.3 簇切割反應7.3.4 氧化還原反應第4節(jié) 雜金屬硫簇化合物的非線性光學性質(zhì)7.4.1 光限制效應7.4.2 非線性吸收與非線性折射思考題參考文獻第8章 原子簇聚合物化學第1節(jié) 原子簇聚合物的定義和分類第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)特點第3節(jié) 其他類型的原子簇聚合物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第9章 低熱固相反應在有機化學中的應用第1節(jié) Kaupp教授與100％收率的固相有機化學反應第2節(jié) 重排反應9.2.1 片吶醇重排反應9.2.2 甲基遷移重排反應9.2.3 二苯乙二酮一二苯乙醇酸重排反應9.2.4 Beckmann重排反應第3節(jié) 氧化還原反應9.3.1 酚氧化反應9.3.2 醌還原反應9.3.3 酮還原反應9.3.4 芳基取代的卡巴肼的氧化反應9.3.5 1一羥基膦酸酯的氧化反應9.3.6 Cannizzaro反應第4節(jié) 偶聯(lián)反應第5節(jié) 縮合反應9.5.1 醛酮縮合反應9.5.2 芳香醛的系列固相縮合反應9.5.3 吲哚與羰基化合物的固相縮合反應9.5.4 狄克曼縮合反應9.5.5 Knoevenagel縮合反應第6節(jié) 加成反應9.6.1 Michael加成反應9.6.2 親核加成反應第7節(jié) 親核取代反應第8節(jié) 醇的脫水及成醚反應第9節(jié) 羰基化合物的保護和脫保護第10節(jié) 主客體包合反應第11節(jié) 光化學反應9.11.1 光環(huán)化加成反應9.11.2 光二聚反應思考題參考文獻第10章 低熱固相化學反應在工業(yè)生產(chǎn)中的應用第1節(jié) 固相熱分解反應在印刷線路板制造工業(yè)中的應用第2節(jié) 固相熱分解反應在工業(yè)催化劑制備中的應用——前驅(qū)體分解法第3節(jié) 低熱固相反應在顏料制造業(yè)中的應用第4節(jié) 低熱固相反應在制藥業(yè)中的應用第5節(jié) 低熱固相化學反應合成納米功能材料10.5.1 低熱固相化學反應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 低熱固相化學反應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)中的其他應用第7節(jié) 結(jié)語思考題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第2節(jié) 固相反應的定義及分類狹義地說，只有固體與固體間的反應才是固相反應。不過，固相反應的定義是化學家們一直爭論且至今尚無定論的問題，經(jīng)常出現(xiàn)對于同一反應體系的矛盾判斷。我們認為，對一門尚未完善的學科，沒有理由給予它過多的限制，使之裹足不前。倘若給它以足夠的發(fā)展時間和空間，待到時機成熟時，這門學科區(qū)別于其他學科的“廬山真面目”自然會清晰地呈現(xiàn)于世人面前。因此，廣義地講，凡是反應物中有固體物質(zhì)直接參與的反應都可稱為固相反應，這樣，固體的氧化、還原、相變、分解，固體與固體、固體與液體、固體與氣體的反應都屬于固相反應的范疇。固相反應從不同角度觀察，可以有不同的分類。若從化學組成變化方面考慮，可分為組成發(fā)生變化的反應（如固體與固體、液體、氣體的反應，分解反應等）和組成不發(fā)生變化的反應（如相變、燒結(jié)反應等）兩類。若從固體成分輸運的距離來劃分，可以分為三類：短距離輸運的反應，如相變等；長距離輸運的反應，如固體與固體、液體、氣體的反應，燒結(jié)反應等；介于上述兩者之間的反應，如固體聚合等。若以固相反應發(fā)生的速率控制步驟為標準，可劃分為：擴散控制過程的固相反應、化學反應控制過程的固相反應、成核速率控制過程的固相反應、晶核生長控制過程的固相反應、升華控制過程的固相反應等。若按參加反應的物質(zhì)狀態(tài)來分類，可將固相反應分為以下幾類：一種固體物質(zhì)的反應，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；固體和液體物質(zhì)之間的反應；固體和氣體物質(zhì)參加的反應；固體物質(zhì)表面上的反應，如固相催化反應和電極反應等。

編輯推薦

《低熱固相化學反應》：普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。

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