目錄
《納米科學(xué)與技術(shù)》叢書序
第二版前言
第一版前言
第1章 緒論 1
1.1 多孔物質(zhì)的演變與發(fā)展 2
1.1.1 從天然沸石到人工合成沸石 2
1.1.2 從低硅沸石到高硅沸石 5
1.1.3 從沸石分子篩到磷酸鋁分子篩與微孔磷酸鹽 7
1.1.4 從12元環(huán)微孔到超大微孔 8
1.1.5 從超大微孔到介孔 9
1.1.6 從無機(jī)多孔骨架到多孔金屬有機(jī)骨架 10
1.1.7 多孔有機(jī)材料的興起 11
1.2 主要應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展前景 12
1.2.1 微孔分子篩的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展前景 13
1.2.2 介孔材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展前景 14
1.2.3 多（等）級孔材料的興起與其發(fā)展前景 15
1.2.4 多孔金屬有機(jī)骨架材料的特點(diǎn)與主要應(yīng)用領(lǐng)域 16
1.3 分子篩與多孔材料化學(xué)的發(fā)展 17
1.3.1 從造孔合成化學(xué)向多孔材料的分子工程學(xué)的發(fā)展 17
1.3.2 多孔催化研究領(lǐng)域的發(fā)展 19
1.4 分子篩與多孔材料化學(xué)有關(guān)的專著，國隊(duì)會議論文集和期刊 20
1.4.1 國際上的重要專著(2000-2013年) 20
1.4.2 我國專著 21
1.4.3 手冊類圖表集 21
1.4.4 國際沸石分子篩會議(IZC)論文集 22
1.4.5 主要的國際性期刊 24
參考文獻(xiàn) 24
第2章 分子篩微孔晶體的結(jié)構(gòu)化學(xué) 26
2.1 引言 26
2.2 分子篩多孔晶體的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑 35
2.2.1 基本結(jié)構(gòu)單元 35
2.2.2 骨架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 43
2.2.3 分子篩結(jié)構(gòu)的基本解析方法 47
2.3 分子篩結(jié)構(gòu)的組成 49
2.3.1 骨架的組成 49
2.3.2 陽離子在結(jié)構(gòu)中的分布與位置 52
2.3.3 結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的種類 55
2.4 典型的分子篩結(jié)構(gòu) 57
2.4.1 經(jīng)典分子篩結(jié)構(gòu) 58
2.4.2 新型分子篩結(jié)構(gòu) 68
2.4.3 共生（無序）結(jié)構(gòu)分子篩 77
2.5 類分子篩無機(jī)開放骨架化合物的結(jié)構(gòu) 85
2.5.1 超大孔與手性開放骨架磷酸鹽化合物 85
2.5.2 超大孔與手性開放骨架亞磷酸鹽化合物 95
2.5.3 超大孔與手性開放骨架鍺酸鹽化合物 99
2.6 結(jié)束語 103
參考文獻(xiàn) 104
第3章 微空化合物的合成化學(xué)（上篇）——基本規(guī)律與合成路線 111
3.1 水（溶劑）熱合成基礎(chǔ) 111
3.1.1 水（溶劑）熱合成反應(yīng)的特點(diǎn) 111
3.1.2 反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì) 113
3.1.3 水（溶劑）熱合成技術(shù) 115
3.1.4 水（溶劑）熱路線在微孔晶體合成與多孔材料制備中的應(yīng)用概況 116
3.2 微孔化合物的合成路線與基本合成規(guī)律 116
3.2.1 沸石的水熱合成路線 117
3.2.2 磷酸鋁的溶劑熱合成路線 132
3.2.3 微孔化合物的離子熱合成路線 141
3.2.4 微波輻射下的分子篩晶化合成 144
3.2.5 氟離子存在下的水熱合成路線 147
3.2.6 二維層狀的增維合成 150
3.2.7 沸石合成的綠色路線 153
3.2.8 一些特殊合成路線 154
3.2.9 組合合成方法與技術(shù)在微孔化合物合成中的應(yīng)用 156
3.3 若干重要分子篩的合成實(shí)例 158
3.3.1 1inde-A(1TA)型分子篩 158
3.3.2八面沸石(FAU)型分子篩 159
3.3.3 絲光沸石(M0R)型分子篩 162
3.3.4 Z8M-5型分子篩 163
3.3.5 日型分子篩 164
3.3.6 AIP04-5分子篩 165
3.3.7 AIP04 u分子篩 166
3.3.8 8AP0-21型分子篩 167
3.3.9 8AP0-34型分子篩 168
3.3.10 T8-1型分子篩 169
參考文獻(xiàn) 170
第4章 微孔化合物的合成化學(xué)（下篇） 特殊類型、結(jié)構(gòu)與聚集形態(tài)微孔化合物 176
4.1 特殊類型與結(jié)構(gòu)微孔化合物的合成化學(xué) 176
4.1.1 微孔過渡金屬磷酸鹽 176
4.1.2 鍺硅（鋁、鎵）酸鹽分子篩與微孔化合物 179
4.1.3 含氮/碳原子微孔骨架架子篩 183
4.1.4 超大微孔化合物 186
4.1.5 具有交叉或內(nèi)聯(lián)結(jié)孔道結(jié)構(gòu)的類沸石分子篩 190
4.1.6 層柱型微孔材料 194
4.1.7 微孔手性催化材料 196
4.1.8 微孔共生復(fù)合結(jié)構(gòu) 202
4.2 特殊聚集形態(tài)微孔化合物的合成化學(xué) 205
4.2.1 單晶與完美晶體 205
4.2.2 納米晶與超細(xì)微粒 213
4.2.3 分子篩膜的制備 217
4.2.4外模板作用下具有特定聚集形態(tài)微孔材料的合成 224
參考文獻(xiàn) 225
第5章 微孔化合物的晶化 232
5.1 沸石晶化原料的結(jié)構(gòu)與制備 232
5.1.1 常用硅源 232
5.1.2 常用鋁源 243
5.2 沸石的晶化過程 244
5.2.1 液相機(jī)理 245
5.2.2 液相晶化過程中兩個重要階段的認(rèn)識 249
5.2.3 固相機(jī)理 252
5.3 微孔骨架結(jié)構(gòu)晶化中的模板作用 254
5.3.1 模板劑（結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑）的種類 256
5.3.2 模板（結(jié)構(gòu)導(dǎo)向）效應(yīng)的分類 261
5.4 微孔晶體成核與晶體生長 276
5.4.1 經(jīng)典成核理論 276
5.4.2 無機(jī)微孔晶體晶化過程中的成核 279
5.4.3 晶體生長 283
5.4.4 理論計(jì)算與模擬 288
5.4.5 微孔化合物生成機(jī)理研究新進(jìn)展 288
5.4.6 晶化過程及反應(yīng)機(jī)理研究中的關(guān)鍵科學(xué)問題——結(jié)構(gòu)導(dǎo)向與組裝晶化 298
5.5 微孔化合物晶化機(jī)理研究中的表征技術(shù) 299
5.5.1 非原位表征 299
5.5.2 原位表征 308
5.6 結(jié)論與展望 319
參考文獻(xiàn) 319
第6章 分子篩的制備、修飾與改性 326
6.1 分子篩的制備微孔化合物的脫模 326
6.1.1 高溫灼燒法 326
6.1.2 化學(xué)反應(yīng)法 327
6.1.3 溶劑萃取法 329
6.2 “二次合成”的概述 331
6.3 沸石分子篩的陽離子交換改性 332
6.3.1 沸石分子篩陽離子交換的一些基本規(guī)律 332
6.3.2 LTA型沸石的離子交換改性 336
6.3.3 FAU型分子篩的離子交換改性 341
6.3.4 高溫固相離子交換反應(yīng) 344
6.4 沸石分子篩的脫鋁改性 345
6.4.1 沸石分子篩的脫鋁路線與方法 346
6.4.2 高溫水熱下的脫鋁與超穩(wěn)化 346
6.4.3 沸石分子篩的化學(xué)法脫鋁補(bǔ)硅 351
6.4.4 沸石分子篩的脫硼補(bǔ)硅表面疏水化 358
6.5 分子篩骨架的雜原子同晶置換 359
6.5.1 分子篩的鎵化——液固相同晶置換法 360
6.5.2 含鈦分子篩的二次合成——?dú)夤滔嗤�晶置換法 362
6.5.3 分子篩的氮化 365
6.5.4 雜原子分子篩的高溫水蒸氣“脫雜” 365
6.6 沸石分子篩的孔道和表面修飾 366
6.6.1 陽離子交換法 367
6.6.2 孔道修飾法 367
6.6.3 外表面修飾法 370
參考文獻(xiàn) 377
第7章 無機(jī)微孔晶體材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與定向合成 380
7.1 引言 380
7.2 無機(jī)微孔晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論方法 380
7.2.1 模擬退火原子組裝法 381
7.2.2 以二維網(wǎng)層組裝三維骨架結(jié)構(gòu) 384
7.2.3 以次級結(jié)構(gòu)單元組裝分子篩骨架(AA8Bu) 390
7.2.4 限定禁區(qū)原子組裝分子篩骨架 395
7.2.5 基于遺傳算法預(yù)測分子篩骨架 403
7.2.6 基于密度圖產(chǎn)生分子篩骨架 404
7.2.7 判斷分子篩結(jié)構(gòu)合理性的規(guī)則 407
7.3 無機(jī)微孔晶體材料定向合成的方法與途徑 411
7.3.1 基于模板作用的定向合成路線 412
7.3.2 基于雜原子取代作用的定向合成路線 424
7.3.3 基于拓?fù)鋵W(xué)轉(zhuǎn)化的定向合成路線 434
7.4 展望 438
參考文獻(xiàn) 439
第8章 介孔材料：合成、結(jié)構(gòu)及性能表征 445
8.1 引言 445
8.1.1 孔材料 445
8.1.2介孔材料與有序介孔材料 446
8.1.3 有序介孔材料的合成背景 449
8.2 有序介孔材料的合成特征與生成機(jī)理 452
8.2.1 介孔材料合成的基本特征 452
8.2.2 六方結(jié)構(gòu)介孔材料的發(fā)現(xiàn)；歷史與經(jīng)驗(yàn) 453
8.2.3 介觀結(jié)構(gòu)組裝體系；有機(jī)和無機(jī)之間的相互作用方式 455
8.2.4 介觀結(jié)構(gòu)的生成機(jī)理；液晶模板機(jī)理和協(xié)同作用機(jī)理 458
8.2.5 表面活性劑的有效堆積參數(shù)g 464
8.2.6 介觀結(jié)構(gòu)組裝的物理化學(xué)過程 466
8.3 介孔氧化硅與硅酸鹽：結(jié)構(gòu)與材料的合成 468
8.3.1 介孔氧化硅材料的合成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及表征手段 468
8.3.2 M418系列介孔材料：MCM-41和MCM-48 472
8.3.3 酸性體系中介孔二氧化硅的合成 476
8.3.4 具有籠形結(jié)構(gòu)的介孔材料 478
8.3.5 六方結(jié)構(gòu)MCM-41的變體；8BA-8和K8w2 485
8.3.6 兩親嵌段共聚物作為模板劑的合成 486
8.3.7 陰離子表面活性劑作為模板劑的合成 490
8.3.8 模板劑的擴(kuò)展；新介觀結(jié)構(gòu)的合成 494
8.3.9 通過電子晶體學(xué)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析 496
8.4 分孔有機(jī)氧化硅材料 499
8.4.1 后嫁接與直接合成 500
8.4.2 有機(jī)氧化硅介孔材料的特殊性質(zhì) 502
8.4.3手性介孔材料 507
8.5 硬模板合成技術(shù)，非氧化硅介孔材料和有序介孔碳材料 511
8.5.1 有序介孔碳材料 511
8.5.2 非氧化硅介孔材料 514
8.5.3 硬模板合成技術(shù)的廣泛應(yīng)用 515
8.6 合成策略與合成規(guī)律 516
8.6.1 合成方法與體系 516
8.6.2介孔孔徑的大小與孔徑調(diào)節(jié)方法 517
8.6.3 氧化硅基介孔材料的穩(wěn)定化 518
8.6.4合成后水熱處理 518
8.6.5 沸石納米粒子的組裝 520
8.6.6 酸堿對路線的自我調(diào)節(jié)合成 521
8.6.7 相變及其控制 522
8.6.8 脫除表面活性劑 523
8.6.9 介孔的控制修飾制備微孔-介孔材料 524
8.6.10 主要合成影響因素 525
8.6.11 化學(xué)修飾與改性 525
8.7 介孔材料的形體控制 526
8.7.1 介孔材料的微觀形貌與“單晶” 526
8.7.2膜 527
8.7.3纖維 531
8.7.4單塊 534
8.7.5納米粒子 536
8.8 一些應(yīng)用研究進(jìn)展 541
8.8.1 催化劑及催化劑載體 541
8.8.2 酶、蛋白質(zhì)等的固定和分離 542
8.8.3 介孔二氧化硅納米粒子在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用 542
8.8.4 在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用 544
8.9 介孔材料研究面臨的挑戰(zhàn)與展望 545
參考文獻(xiàn) 546
第9章 多孔復(fù)A材料 558
9.1 多孔材料中的金屬簇 559
9.1.1 金屬簇的定義和特點(diǎn) 559
9.1.2 金屬簇的制備方法 559
9.1.3 多孔材料中的堿金屬簇 561
9.1.4 多孔材料中的貴金屬簇 564
9.1.5 多扎材料中的過渡金屬離子及金屬簇 566
9.1.6 其他金屬簇 567
9.2 多孔材料中的半導(dǎo)體納米粒子 568
9.2.1 多孔材料中納米粒子的制備方法 569
9.2.2 多孔材料中納米粒子的特點(diǎn)與應(yīng)用 571
9.3 多孔材料中的碳物質(zhì) 572
9.3.1 以多孔材料為主體制備多孔碳 572
9.3.2 多孔材料中組裝富勒烯 574
9.3.3 多孔材料中生長碳納米管 574
9.4 多孔材料與有機(jī)分子和聚合物的復(fù)合 576
9.5 多孔材料中組裝金屬配合物 577
9.5.1 金屬吡啶類配合物的組裝 578
9.5.2 金屬8chiff堿配合物的組裝 581
9.5.3 卟啉、酞菁類配合物的組裝 583
9.5.4 其他金屬配合物與多孔材料的組裝復(fù)合 585
9.6 多孔主體組裝功能性化合物 587
9.6.1 多孔材料中的染料 587
9.6.2 多孔材料中的熒光物質(zhì) 591
9.6.3 多孔材料中的藥物分子 592
9.7 多孔軟晶體（金屬有機(jī)多孔配位聚合物）作為多孔主體 593
參考文獻(xiàn) 594
第10章 等級孔材料 599
10.1 引言 599
10.1.1 從自然開始；天然等級孔材料與合成材料的對比 599
10.1.2 等級孔材料的合成和應(yīng)用 602
10.2 等級孔材料的合成方法 605
10 2.1 表面活性劑模板法 607
10 2.2 納米澆鑄 608
10 2.3 膠體晶體模板法 609
10.2.4 仿生法 610
10 2.5 超臨界流體 613
10 2.6 大孔聚合物模板法 615
10 2.7 乳液模板法 616
10.2.8 冷凍干燥 618
10.2.9 水彌散自組裝 621
10.2.10 選擇性流失 622
10.2.11 相分離 624
10.2.12 沸石化 625
10.2.13 復(fù)制 627
10.2.14 溶膠凝膠控制 629
10.2.15 后處理 630
10.2.16 自組裝 631
10.3 材料形貌 634
10 3.1 零維球狀 634
10.3.2 一維纖維狀 638
10 3.3 二維層狀 639
10.3.4 三維孔狀 640
10.4 等級孔結(jié)構(gòu) 641
10 4.1 雙重微孔結(jié)構(gòu) 642
10 4.2 微孔介孔結(jié)構(gòu) 643
10 4.3 微孔大孔結(jié)構(gòu) 644
10.4.4 微孔介孔大孔結(jié)構(gòu) 645
10 4.5 雙重介孔結(jié)構(gòu) 647
10 4.6 介孔大孔結(jié)構(gòu) 648
10.4.7 雙重大孔結(jié)構(gòu) 650
10.5 應(yīng)用 652
10 5.1 催化 652
10 5.2 吸附和分離 655
10 5.3 能源 658
10.5.4生命科學(xué) 662
10.6 小結(jié) 664
參考文獻(xiàn) 665
第11章 金屬有機(jī)與有機(jī)骨架多孔材料 674
11.1 金屬有機(jī)骨架多孔材料的發(fā)展 674
11.2 金屬有機(jī)骨架多孔材料的結(jié)構(gòu) 681
11.2.1 金屬有機(jī)骨架多孔材料的結(jié)構(gòu)解析 681
11.2.2 次級結(jié)構(gòu)單元 683
11.3 金屬有機(jī)骨架多孔材料的合成 685
11.3.1 傳統(tǒng)的合成方法 685
11.3.2微波法 686
11.3.3 電化學(xué)法 686
11.3.4 超聲法 686
11.3.5 機(jī)械化學(xué)法 687
11.3.6 大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn) 687
11.4 金屬有機(jī)骨架多孔材料的性能 687
11.4.1 金屬有機(jī)骨架多孔材料的儲氫和儲甲烷性能研究 687
11.4.2 金屬有機(jī)骨架多孔材料的二氧化碳捕獲性能研究 691
11.4.3 金屬有機(jī)骨架多孔材料的吸附分離性能研究 694
11.5 金屬有機(jī)骨架多孔材料膜 696
11.5.1 金屬有機(jī)骨架多孔材料膜的制備方法 696
11.5.2 金屬有機(jī)骨架多孔材料膜的應(yīng)用 697
11.6 有機(jī)骨架多孔材料的發(fā)展 698
11.7 有機(jī)骨架多孔材料的分子設(shè)計(jì) 699
11.7.1 結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計(jì) 699
11.7.2 分子模擬在有機(jī)骨架多孔材料分子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 701
11.8 有機(jī)骨架多孔材料的合成策略 705
11.9 有機(jī)骨架多孔材料的孔道表征及性質(zhì)研究 708
11.9.1 有機(jī)骨架多孔材料的孔道表征方法 708
11.9.2 有機(jī)骨架多孔材料的吸附性質(zhì)研究 709
11.10 存在的問題和展望 715
參考文獻(xiàn) 716
索引 722