天津大學(xué)精細(xì)合成化學(xué)無(wú)機(jī)部分Ch-1概論課件VIP

1、無(wú)機(jī)合成化學(xué)無(wú)機(jī)合成化學(xué)李孝增李孝增 無(wú)機(jī)合成化學(xué)研究為近年來(lái)新材料的發(fā)展做無(wú)機(jī)合成化學(xué)研究為近年來(lái)新材料的發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。出了突出貢獻(xiàn)。 無(wú)機(jī)合成化學(xué)研究的繁榮為有關(guān)工作者提供無(wú)機(jī)合成化學(xué)研究的繁榮為有關(guān)工作者提供了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的大好機(jī)會(huì)。了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的大好機(jī)會(huì)。2010年年SCI引文桂冠得主引文桂冠得主 Susumu Kitagawa Susumu Kitagawa美合成美合成細(xì)胞材料學(xué)院副院長(zhǎng)兼日細(xì)胞材料學(xué)院副院長(zhǎng)兼日本京都大學(xué)合成化學(xué)及生本京都大學(xué)合成化學(xué)及生物化學(xué)系教授物化學(xué)系教授 設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)多孔金屬設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)多孔金屬- -有機(jī)骨架有機(jī)骨架( (配位聚合配位聚合物物) )，其應(yīng)用包括氫

2、，其應(yīng)用包括氫氣與甲烷的存儲(chǔ)、氣與甲烷的存儲(chǔ)、氣體凈化和氣體分氣體凈化和氣體分離、手性異構(gòu)體的離、手性異構(gòu)體的拆分、離子交換等拆分、離子交換等 Omar M. Yaghi Omar M. Yaghi美國(guó)加州美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校大學(xué)洛杉磯分校 化學(xué)和化學(xué)和生物化學(xué)系生物化學(xué)系 06年前的年前的10年時(shí)間內(nèi)，大陸學(xué)者在年時(shí)間內(nèi)，大陸學(xué)者在Angew. Chem. Int. Ed. 上共發(fā)表論文上共發(fā)表論文44篇，其中無(wú)機(jī)篇，其中無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家發(fā)表以無(wú)機(jī)合成為主的論文化學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家發(fā)表以無(wú)機(jī)合成為主的論文18篇，占篇，占41%；大陸無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)者學(xué)者在；大陸無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)者學(xué)者在J. Am. Che

3、m. Soc. 上發(fā)表論文上發(fā)表論文11篇；有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域篇；有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家，在的專(zhuān)家，在Angew. Chem. Int. Ed. 上共發(fā)表上共發(fā)表論文論文8篇；在篇；在J. Am. Chem. Soc. 上發(fā)表論文上發(fā)表論文14篇，篇， 中國(guó)科技大學(xué)錢(qián)逸泰研究小組在苯中中國(guó)科技大學(xué)錢(qián)逸泰研究小組在苯中280下將下將GaCl3和和Li3N反應(yīng)制得納米反應(yīng)制得納米GaN的工作發(fā)表在的工作發(fā)表在Science上，審稿人評(píng)價(jià)為上，審稿人評(píng)價(jià)為“文章報(bào)道了文章報(bào)道了兩個(gè)激動(dòng)兩個(gè)激動(dòng)人心的研究成果人心的研究成果：在非常低的溫度下：在非常低的溫度下苯熱苯熱制備了制備了結(jié)晶結(jié)晶GaN；觀察到以前只在超高

4、壓下才出現(xiàn)的亞；觀察到以前只在超高壓下才出現(xiàn)的亞穩(wěn)的立方巖鹽相。穩(wěn)的立方巖鹽相。” 2010年自然科學(xué)二等獎(jiǎng)初評(píng)通過(guò)項(xiàng)目年自然科學(xué)二等獎(jiǎng)初評(píng)通過(guò)項(xiàng)目 (3項(xiàng)/35項(xiàng)） 新型稀土雜化及納米復(fù)合光電功能材料的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用探索 張洪杰，武志堅(jiān)，張思遠(yuǎn)，蘇 鏘 復(fù)雜形態(tài)和結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)功能材料的構(gòu)筑、自組裝原理及性能研究 俞書(shū)宏，楊 劍，劉 標(biāo)，郭曉輝，崔先進(jìn) 超細(xì)單壁納米碳管的制備及其特性研究 湯子康，王 寧，陳子亭，張西祥，沈 平 2008年自然科學(xué)二等獎(jiǎng)年自然科學(xué)二等獎(jiǎng)功能納米材料的合成、結(jié)構(gòu)、性能及其應(yīng)用探索研究李亞棟(清華大學(xué)) 2008年二自然科學(xué)等獎(jiǎng)年二自然科學(xué)等獎(jiǎng) 新型規(guī)則納米孔材料的分

5、子工程新型規(guī)則納米孔材料的分子工程裘式綸裘式綸 本項(xiàng)目屬無(wú)機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域研究。本項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)新型本項(xiàng)目屬無(wú)機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域研究。本項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)新型規(guī)則納米孔材料合成與制備的方法和路線，探索材料的規(guī)則納米孔材料合成與制備的方法和路線，探索材料的生長(zhǎng)與形成機(jī)制，結(jié)構(gòu)和功能的內(nèi)在關(guān)系，總結(jié)材料合生長(zhǎng)與形成機(jī)制，結(jié)構(gòu)和功能的內(nèi)在關(guān)系，總結(jié)材料合成的規(guī)律，指導(dǎo)新型規(guī)則納米孔材料的設(shè)計(jì)合成，并且成的規(guī)律，指導(dǎo)新型規(guī)則納米孔材料的設(shè)計(jì)合成，并且以其為主體和模板組裝制備了復(fù)合功能材料，進(jìn)行吸附以其為主體和模板組裝制備了復(fù)合功能材料，進(jìn)行吸附分離、儲(chǔ)氫、藥物緩釋、酶的固定化、催化等應(yīng)用基礎(chǔ)分離、儲(chǔ)氫、藥物緩釋、酶的固

6、定化、催化等應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面進(jìn)行大量系統(tǒng)的研究工作。研究方面進(jìn)行大量系統(tǒng)的研究工作。 化學(xué)配位鍵聯(lián)方式與金屬有機(jī)骨架（化學(xué)配位鍵聯(lián)方式與金屬有機(jī)骨架（MOF）結(jié)構(gòu)、）結(jié)構(gòu)、功能。以功能為導(dǎo)向，通過(guò)合成或選取恰當(dāng)構(gòu)型有機(jī)配功能。以功能為導(dǎo)向，通過(guò)合成或選取恰當(dāng)構(gòu)型有機(jī)配體，進(jìn)行具有手性孔道，籠、大孔道分子篩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等體，進(jìn)行具有手性孔道，籠、大孔道分子篩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等MOF的合成?？偨Y(jié)配位鍵聯(lián)方式、結(jié)構(gòu)、功能三者內(nèi)的合成?？偨Y(jié)配位鍵聯(lián)方式、結(jié)構(gòu)、功能三者內(nèi)在關(guān)聯(lián)規(guī)律，提高手性拆分效率和儲(chǔ)氫質(zhì)量。在關(guān)聯(lián)規(guī)律，提高手性拆分效率和儲(chǔ)氫質(zhì)量。 碳硼烷及其金屬碳硼烷的合成、結(jié)構(gòu)和反碳硼烷及其金屬碳硼烷的合成、

7、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)應(yīng) 謝作偉謝作偉(香港中文大學(xué)香港中文大學(xué)) 20072007年自然科學(xué)二等獎(jiǎng)年自然科學(xué)二等獎(jiǎng) 配合物控制合成與晶體工程方法基礎(chǔ)研究配合物控制合成與晶體工程方法基礎(chǔ)研究陳小明陳小明功能金屬功能金屬配合物與配位聚合物配合物與配位聚合物研究是二十年來(lái)國(guó)研究是二十年來(lái)國(guó)內(nèi)外化學(xué)研究的重要前沿之一，屬于無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化內(nèi)外化學(xué)研究的重要前沿之一，屬于無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)與材料化學(xué)的交叉領(lǐng)域。由于金屬離子配學(xué)、物理化學(xué)與材料化學(xué)的交叉領(lǐng)域。由于金屬離子配位結(jié)構(gòu)及有機(jī)配體結(jié)構(gòu)豐富多彩，位結(jié)構(gòu)及有機(jī)配體結(jié)構(gòu)豐富多彩，功能金屬配合物與配功能金屬配合物與配位聚合物的分子設(shè)計(jì)、控制合成是當(dāng)前和長(zhǎng)

8、期的奮斗目位聚合物的分子設(shè)計(jì)、控制合成是當(dāng)前和長(zhǎng)期的奮斗目標(biāo)標(biāo)，本項(xiàng)目圍繞這個(gè)基本科學(xué)問(wèn)題，本項(xiàng)目圍繞這個(gè)基本科學(xué)問(wèn)題，通過(guò)合理分子設(shè)計(jì)、通過(guò)合理分子設(shè)計(jì)、選擇金屬離子和有機(jī)配體、控制反應(yīng)條件，組裝了選擇金屬離子和有機(jī)配體、控制反應(yīng)條件，組裝了300300余種新型功能金屬配合物和配位聚合物，實(shí)現(xiàn)了系列配余種新型功能金屬配合物和配位聚合物，實(shí)現(xiàn)了系列配（聚）合物分子的控制合成與定向組裝，并完成系統(tǒng)的（聚）合物分子的控制合成與定向組裝，并完成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、光電磁性質(zhì)與穩(wěn)定性等研究。結(jié)構(gòu)、光電磁性質(zhì)與穩(wěn)定性等研究。2006年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一 等等 獎(jiǎng)獎(jiǎng)金屬配合物中多重鍵的反應(yīng)性研

9、究金屬配合物中多重鍵的反應(yīng)性研究支志明支志明 (香港大學(xué)香港大學(xué)) 論文發(fā)表在德國(guó)論文發(fā)表在德國(guó)應(yīng)用化學(xué)應(yīng)用化學(xué)，美國(guó)化學(xué)會(huì)美國(guó)化學(xué)會(huì)志志，美國(guó)，美國(guó)化學(xué)評(píng)論化學(xué)評(píng)論，美國(guó)，美國(guó)科學(xué)科學(xué)，美美國(guó)科學(xué)院院報(bào)國(guó)科學(xué)院院報(bào)等。主要論文被他引超過(guò)等。主要論文被他引超過(guò)3100次。次。35次在國(guó)際權(quán)威化學(xué)會(huì)議上作大會(huì)報(bào)告或邀請(qǐng)報(bào)次在國(guó)際權(quán)威化學(xué)會(huì)議上作大會(huì)報(bào)告或邀請(qǐng)報(bào)告，告，2次被邀請(qǐng)?jiān)诖伪谎?qǐng)?jiān)贗UPAC國(guó)際配位化學(xué)會(huì)議作大會(huì)國(guó)際配位化學(xué)會(huì)議作大會(huì)報(bào)告。報(bào)告。 在論文被引用上，根據(jù)SCISCI的統(tǒng)計(jì)，1996-1996-20062006年間，支支教授在全世界化學(xué)家中排名135135位，是世界前0.02

10、%0.02%的化學(xué)家。 支教授帶領(lǐng)香港無(wú)機(jī)化學(xué)和光化學(xué)研究成為世界卓著領(lǐng)域，成功證明無(wú)機(jī)化學(xué)和合成化學(xué)在化學(xué)生物學(xué)和化學(xué)-工程-物理交叉學(xué)科發(fā)展的重要。2006 年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)磁性金屬配合物的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)磁性金屬配合物的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 高松高松 設(shè)計(jì)合成了系列新型分子磁體，特別是異金屬磁體、混橋雜化磁體、 “三原子單橋”構(gòu)筑的分子弱鐵磁體，手性磁體和微孔磁體等，系統(tǒng)研究了其磁構(gòu)關(guān)系，為設(shè)計(jì)新型分子磁體提供了新的思路和方法。 設(shè)計(jì)合成了國(guó)際上首例同自旋“單鏈磁體”；在近似單離子狀態(tài)的順磁離子體系，發(fā)現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)的磁弛豫現(xiàn)象。該發(fā)現(xiàn)有助于揭示分子磁性的量子本質(zhì)。

11、20062006年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二 等等 獎(jiǎng)獎(jiǎng)開(kāi)放骨架磷酸鋁新結(jié)構(gòu)類(lèi)型的開(kāi)拓開(kāi)放骨架磷酸鋁新結(jié)構(gòu)類(lèi)型的開(kāi)拓 徐如人 開(kāi)放骨架結(jié)構(gòu)磷酸鋁是繼沸石分子篩后最為重要的分子篩催化材料， 是具有廣闊前景的先進(jìn)功能材料的基質(zhì)。本研究開(kāi)拓了系列新結(jié)構(gòu)類(lèi)型開(kāi)放骨架磷酸鋁，帶動(dòng)了開(kāi)放骨架磷酸鹽的發(fā)展；創(chuàng)造了新型開(kāi)放骨架磷酸鋁的設(shè)計(jì)與合成路線。本項(xiàng)成果在Acc. Chem. Res., Angew. Chem., Chem. Mater., Chem. Common.等期刊發(fā)表SCI檢索論文113篇，論文他引1073次。 20052005年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二 等等 獎(jiǎng)獎(jiǎng)具

12、有特殊浸潤(rùn)性（超疏水/超親水）的二元協(xié)同納米界面材料的構(gòu)筑 江江 雷雷 09年年10月前部分論文月前部分論文Nature 1Nature nanotechnology 1Acc. Chem. Res., 1Angew. Chem. Int. Ed., 8J. Am. Chem. Soc. 11ADVANCED MATERIALS 23.2004 年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二 等等 獎(jiǎng)獎(jiǎng)有序排列的納米多孔材料的有序排列的納米多孔材料的組裝組裝合成和功合成和功能化能化-趙東元趙東元 所屬科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域所屬科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域: :無(wú)機(jī)合成化學(xué)、催化化學(xué)、無(wú)機(jī)合成化學(xué)、催化化學(xué)、材料科學(xué)。材料科學(xué)

13、。 該項(xiàng)目基于納米和分子組裝化學(xué)、模板導(dǎo)向化學(xué)、該項(xiàng)目基于納米和分子組裝化學(xué)、模板導(dǎo)向化學(xué)、表面活性劑化學(xué)，研究和建立了微孔、介孔和多級(jí)有表面活性劑化學(xué)，研究和建立了微孔、介孔和多級(jí)有序分子篩材料的構(gòu)筑方法，在材料形貌、孔結(jié)構(gòu)和孔序分子篩材料的構(gòu)筑方法，在材料形貌、孔結(jié)構(gòu)和孔內(nèi)活性位等幾個(gè)層次上，創(chuàng)立了內(nèi)活性位等幾個(gè)層次上，創(chuàng)立了“酸堿對(duì)酸堿對(duì)”和電荷匹和電荷匹配理論，實(shí)現(xiàn)材料的定向合成和宏觀控制，并將所合配理論，實(shí)現(xiàn)材料的定向合成和宏觀控制，并將所合成的新材料用于催化、蛋白分離等領(lǐng)域。成的新材料用于催化、蛋白分離等領(lǐng)域。 2004 年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二 等等 獎(jiǎng)獎(jiǎng)光電功能

14、配位化合物及其光電功能配位化合物及其組裝組裝游效曾游效曾 該項(xiàng)目屬于化學(xué)中的配位化學(xué)。通過(guò)超分子組裝和該項(xiàng)目屬于化學(xué)中的配位化學(xué)。通過(guò)超分子組裝和電荷轉(zhuǎn)移作用原理的統(tǒng)一觀點(diǎn)，以具有光、電、熱、電荷轉(zhuǎn)移作用原理的統(tǒng)一觀點(diǎn)，以具有光、電、熱、磁等物理功能在材料和信息等高新技術(shù)領(lǐng)域有應(yīng)用前磁等物理功能在材料和信息等高新技術(shù)領(lǐng)域有應(yīng)用前景的體系為導(dǎo)向，重視合成化學(xué)、固體物理、材料科景的體系為導(dǎo)向，重視合成化學(xué)、固體物理、材料科學(xué)和生物科學(xué)等其它學(xué)科的相互交叉學(xué)和生物科學(xué)等其它學(xué)科的相互交叉. . 2004 年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二 等等 獎(jiǎng)獎(jiǎng)若干新型光功能材料的基礎(chǔ)研究和若干新型光功能

15、材料的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用探索應(yīng)用探索沈家聰沈家聰 該項(xiàng)目屬于化學(xué)與材料等領(lǐng)域。該項(xiàng)目屬于化學(xué)與材料等領(lǐng)域。 設(shè)計(jì)、構(gòu)筑了四大類(lèi)五十余種無(wú)機(jī)、無(wú)機(jī)設(shè)計(jì)、構(gòu)筑了四大類(lèi)五十余種無(wú)機(jī)、無(wú)機(jī)/ /無(wú)機(jī)、無(wú)機(jī)、無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)/ /有機(jī)光致變色材料。在國(guó)際上首次利用超分有機(jī)光致變色材料。在國(guó)際上首次利用超分子化學(xué)的方法成功制備了變色性能良好的無(wú)機(jī)子化學(xué)的方法成功制備了變色性能良好的無(wú)機(jī)/ /有有機(jī)復(fù)合薄膜材料，提出了電子機(jī)復(fù)合薄膜材料，提出了電子/ /質(zhì)子轉(zhuǎn)移的變色新質(zhì)子轉(zhuǎn)移的變色新機(jī)理。機(jī)理。 金屬金屬-有機(jī)骨架有機(jī)骨架（Metal-Organic Frameworks，簡(jiǎn) 稱(chēng) 為簡(jiǎn) 稱(chēng) 為 M O F s ） 材

16、 料 ， 又 稱(chēng) 為） 材 料 ， 又 稱(chēng) 為 配 位 聚 合 物配 位 聚 合 物 （Coordination Polymers）等，是指等，是指“由配體與由配體與金屬離子通過(guò)配位鍵金屬離子通過(guò)配位鍵連接形成的無(wú)限網(wǎng)絡(luò)狀聚合連接形成的無(wú)限網(wǎng)絡(luò)狀聚合物材料物材料”，屬于，屬于“無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化材料有機(jī)雜化材料”。 當(dāng)前當(dāng)前, 金屬金屬-有機(jī)骨架（有機(jī)骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs, 配位聚合物配位聚合物 -Coordination Polymers）材料是化學(xué)、能源、環(huán)境和材料等多）材料是化學(xué)、能源、環(huán)境和材料等多學(xué)科共同關(guān)注的研究熱點(diǎn)和前沿，有關(guān)研究的結(jié)學(xué)

17、科共同關(guān)注的研究熱點(diǎn)和前沿，有關(guān)研究的結(jié)果被大量發(fā)表在果被大量發(fā)表在 Science、Nature、Nature Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc. 等國(guó)際頂級(jí)期刊上。等國(guó)際頂級(jí)期刊上。 這類(lèi)材料在能源、環(huán)這類(lèi)材料在能源、環(huán)境污染治理、納米材料、光電功能材料、醫(yī)藥、境污染治理、納米材料、光電功能材料、醫(yī)藥、化工等很多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，有望在解化工等很多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，有望在解決人類(lèi)社會(huì)所面臨的許多重大問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)揮決人類(lèi)社會(huì)所面臨的許多重大問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。重要作用。 將氫能用在汽車(chē)上是解決石油緊缺的重要途徑，將

18、氫能用在汽車(chē)上是解決石油緊缺的重要途徑，設(shè)計(jì)燃料箱，即氫氣的存儲(chǔ)則是其關(guān)鍵問(wèn)題，目設(shè)計(jì)燃料箱，即氫氣的存儲(chǔ)則是其關(guān)鍵問(wèn)題，目前解決這一問(wèn)題的方法效果都不理想。前解決這一問(wèn)題的方法效果都不理想。 新近文獻(xiàn)報(bào)道了一種新近文獻(xiàn)報(bào)道了一種MOFs多孔材料，在多孔材料，在77K時(shí)時(shí)不加壓條件下，其部分區(qū)域可以比迄今為止任何不加壓條件下，其部分區(qū)域可以比迄今為止任何材料吸附更多的氫，這為氫能的廣泛應(yīng)用展示了材料吸附更多的氫，這為氫能的廣泛應(yīng)用展示了光明的前景。光明的前景。Y. Liu, H. Kabbour, C. M. Brown, D. A. Neumann, C. C. Ahn. Langmuir,

19、 2008, 24, 4772.MOF-74結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)著管狀的重氫分子?；疑Y(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)著管狀的重氫分子?；疑硖荚樱{(lán)色代表鋅離子，綠色代表重氫（氘）表碳原子，藍(lán)色代表鋅離子，綠色代表重氫（氘）分子。分子。 Zhao B, Cheng P, Dai Y, et al.A nanotubular 3D coordination polymer . ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 42 (8): 934-936。 2003 Times Cited: 249 Zhao B, Cheng P, Chen XY, et al.Design and s

20、ynthesis of 3d-4f metal-based zeolite-type materials with a 3D nanotubular structure encapsulated water pipe JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 126 (10): 3012-3013 MAR 17 2004 Times Cited: 302 Zhao B, Chen XY, Cheng P, et al.Coordination polymers containing 1D channels JOURNAL OF THE AMERICAN

21、CHEMICAL SOCIETY 126 (47): 15394-15395 DEC 1 2004 Times Cited: 262 Optical, electronic, materials Eu2O3 + MnCO3 + MnSO4H2O + PDA Eu(PDA)3Mn1.5(H2O)33.25H2On PDA = pyridine-2,6-dicarboxalic acidHydrothernal H2O/155 CZn2+-sensitive luminescent lanthanide probe: Emission spectra of the MOF in DMF (10-3

22、 M) at room temperature (excited at 287 nm) in the presence of 0-3 equiv of Zn2+ ions with respect to the MOF , respectively: black, no addition; red, 1 equiv; blue, 2 equiv; green, 3 equiv. ions. Luminescent intensity of the MOF at 618 nm in DMF at room temperature upon the addition of Zn2+, Ca2+,

23、or Mg2+ ions (excited at 287 nm). Cations were added as ZnCl2, CaCl2, or MgCl2.1.徐如人.龐文琴.霍啟升 出版社：高等教育出版社 出版日期：2009/2/1 主要參考書(shū)：主要參考書(shū)： 2. 2. 徐如人、龐文琴主編，無(wú)機(jī)合成徐如人、龐文琴主編，無(wú)機(jī)合成與制備化學(xué)，高等教育出版社，與制備化學(xué)，高等教育出版社，20012001年年6 6月第一版。月第一版。 3. 3. 劉海濤等編著，無(wú)機(jī)材料合成，劉海濤等編著，無(wú)機(jī)材料合成，化學(xué)工業(yè)出版社，化學(xué)工業(yè)出版社，20032003年年8 8月第一版。月第一版。 第一章第一章 概

24、論概論1-1 1-1 基本內(nèi)容、基本問(wèn)題基本內(nèi)容、基本問(wèn)題 有機(jī)合成有機(jī)合成: : 加工分子加工分子, ,改變分子結(jié)構(gòu)，以獲得具有改變分子結(jié)構(gòu)，以獲得具有需要的物質(zhì)（分子）。反應(yīng)點(diǎn)少，化學(xué)鍵破壞的數(shù)目需要的物質(zhì)（分子）。反應(yīng)點(diǎn)少，化學(xué)鍵破壞的數(shù)目和形成數(shù)目少，一步接一步地按順序進(jìn)行合成、分離。和形成數(shù)目少，一步接一步地按順序進(jìn)行合成、分離。常常不可逆。常常不可逆。 無(wú)機(jī)合成無(wú)機(jī)合成: : 加工原料加工原料, ,改變聚集狀態(tài)、物相、以獲改變聚集狀態(tài)、物相、以獲得具有需要性能的物質(zhì)（聚集狀態(tài)、物相）。反應(yīng)點(diǎn)得具有需要性能的物質(zhì)（聚集狀態(tài)、物相）。反應(yīng)點(diǎn)多，化學(xué)鍵破壞的數(shù)目和形成數(shù)目多，多點(diǎn)反應(yīng)自動(dòng)

25、多，化學(xué)鍵破壞的數(shù)目和形成數(shù)目多，多點(diǎn)反應(yīng)自動(dòng)完成，無(wú)須多次分離。常常是可逆的。完成，無(wú)須多次分離。常常是可逆的。 無(wú)機(jī)合成與制備化學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容無(wú)機(jī)合成與制備化學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容: : (1) (1)新的合成反應(yīng)、新的合成方法、新的合成技術(shù)新的合成反應(yīng)、新的合成方法、新的合成技術(shù)及相關(guān)反應(yīng)機(jī)理的研究及相關(guān)反應(yīng)機(jī)理的研究; ; (2) (2)制備新的化合物、新的聚集態(tài)、新材料，創(chuàng)造制備新的化合物、新的聚集態(tài)、新材料，創(chuàng)造新型結(jié)構(gòu)，尋求物質(zhì)多樣性。新型結(jié)構(gòu)，尋求物質(zhì)多樣性。 新的合成反應(yīng)：新的合成反應(yīng)： CH3CH2OH + Mg C(nanotube) + MgO + H2新的合成方法和新的合

26、成技術(shù)：新的合成方法和新的合成技術(shù)： 開(kāi)發(fā)出一條新的合成路線或技術(shù)，往往能夠開(kāi)發(fā)出一條新的合成路線或技術(shù)，往往能夠帶動(dòng)一大批新物質(zhì)和新材料的出現(xiàn)，如溶膠帶動(dòng)一大批新物質(zhì)和新材料的出現(xiàn)，如溶膠- -凝凝膠合成路線的提出，為納米態(tài)與納米復(fù)合材料，膠合成路線的提出，為納米態(tài)與納米復(fù)合材料，玻璃態(tài)與玻璃復(fù)合材料，陶瓷與陶瓷基復(fù)合材料，玻璃態(tài)與玻璃復(fù)合材料，陶瓷與陶瓷基復(fù)合材料，纖維及其復(fù)合材料，無(wú)機(jī)膜與復(fù)合膜，溶膠與超纖維及其復(fù)合材料，無(wú)機(jī)膜與復(fù)合膜，溶膠與超細(xì)微粒，微晶，表面摻雜以及雜化材料等的開(kāi)發(fā)細(xì)微粒，微晶，表面摻雜以及雜化材料等的開(kāi)發(fā)與新物種的出現(xiàn)起了極其重要的作用。與新物種的出現(xiàn)起了極其重要

27、的作用。 復(fù)雜和特殊結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)物的高難度合成，如團(tuán)簇、復(fù)雜和特殊結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)物的高難度合成，如團(tuán)簇、層狀化合物及其特定的多型體層狀化合物及其特定的多型體 ( (Polytypes)Polytypes)、各類(lèi)層各類(lèi)層間的嵌插間的嵌插( (intercalation)intercalation)結(jié)構(gòu)及多維結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)物。結(jié)構(gòu)及多維結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)物。 研究特殊聚集態(tài)的合成，如超微粒、納米態(tài)、微研究特殊聚集態(tài)的合成，如超微粒、納米態(tài)、微乳與膠束、無(wú)機(jī)膜、非晶態(tài)、玻璃態(tài)、陶瓷、單晶、乳與膠束、無(wú)機(jī)膜、非晶態(tài)、玻璃態(tài)、陶瓷、單晶、晶須、微孔晶體等。晶須、微孔晶體等。 在極端條件下，如超高壓、超高溫、超高真空、在極端條

28、件下，如超高壓、超高溫、超高真空、超低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)、電場(chǎng)、激光、等離子體等，可能得超低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)、電場(chǎng)、激光、等離子體等，可能得到多種多樣的在一般條件下無(wú)法得到的新化合物、新到多種多樣的在一般條件下無(wú)法得到的新化合物、新物相和新物態(tài)。物相和新物態(tài)。 如在高真空、無(wú)重力的宇宙空間條件下的無(wú)機(jī)合如在高真空、無(wú)重力的宇宙空間條件下的無(wú)機(jī)合成，可能會(huì)合成出沒(méi)有位錯(cuò)的高純度晶體。成，可能會(huì)合成出沒(méi)有位錯(cuò)的高純度晶體。 進(jìn)行無(wú)機(jī)合成研究需要具備必要的合成化學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行無(wú)機(jī)合成研究需要具備必要的合成化學(xué)基礎(chǔ): : 包括化學(xué)物質(zhì)的物理性質(zhì)、反應(yīng)性、反應(yīng)規(guī)律，它包括化學(xué)物質(zhì)的物理性質(zhì)、反應(yīng)性、反應(yīng)規(guī)律，它們與結(jié)構(gòu)間

29、的關(guān)系，以及熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等基本化學(xué)們與結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，以及熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等基本化學(xué)原理和規(guī)律的運(yùn)用等。對(duì)各種無(wú)機(jī)物的一般合成路線原理和規(guī)律的運(yùn)用等。對(duì)各種無(wú)機(jī)物的一般合成路線的基本模式有所了解。的基本模式有所了解。 合金、金屬陶瓷型二元化合物（合金、金屬陶瓷型二元化合物（C C、N N、B B、SiSi等的等的化合物），酸、堿、鹽，配合物，金屬有機(jī)化合物，化合物），酸、堿、鹽，配合物，金屬有機(jī)化合物，團(tuán)簇與原子簇化合物，多聚酸和多聚堿類(lèi)，無(wú)機(jī)膠態(tài)團(tuán)簇與原子簇化合物，多聚酸和多聚堿類(lèi)，無(wú)機(jī)膠態(tài)物質(zhì)，中間態(tài)或低價(jià)化合物，非化學(xué)計(jì)量比化合物，物質(zhì)，中間態(tài)或低價(jià)化合物，非化學(xué)計(jì)量比化合物，無(wú)機(jī)高聚物及

30、標(biāo)記化合物等。無(wú)機(jī)高聚物及標(biāo)記化合物等。 應(yīng)當(dāng)通過(guò)系統(tǒng)地閱讀有關(guān)書(shū)籍和文獻(xiàn)資料應(yīng)當(dāng)通過(guò)系統(tǒng)地閱讀有關(guān)書(shū)籍和文獻(xiàn)資料 1.1.對(duì)所用原料、溶劑、技術(shù)方法有充分了解；對(duì)所用原料、溶劑、技術(shù)方法有充分了解； 2.2.對(duì)文獻(xiàn)中提出的合成方法和條件以及所用的儀器對(duì)文獻(xiàn)中提出的合成方法和條件以及所用的儀器設(shè)備有較多的知識(shí)準(zhǔn)備；設(shè)備有較多的知識(shí)準(zhǔn)備； 3.3.在此基礎(chǔ)上理解與設(shè)計(jì)合成路線，減少選擇中的在此基礎(chǔ)上理解與設(shè)計(jì)合成路線，減少選擇中的盲目性；盲目性； 4.4.即使需要合成的是一個(gè)已知化合物，也須細(xì)致研即使需要合成的是一個(gè)已知化合物，也須細(xì)致研究有關(guān)文獻(xiàn)，在反應(yīng)條件、試劑用量、溶劑種類(lèi)等方究有關(guān)文獻(xiàn)，

31、在反應(yīng)條件、試劑用量、溶劑種類(lèi)等方面加以適當(dāng)調(diào)整或改變。面加以適當(dāng)調(diào)整或改變。 5.5.使合成方法符合反應(yīng)規(guī)律、科學(xué)、巧妙。使合成方法符合反應(yīng)規(guī)律、科學(xué)、巧妙。 6.6.充分閱讀文獻(xiàn)對(duì)后續(xù)工作中分析和解決遇到的問(wèn)充分閱讀文獻(xiàn)對(duì)后續(xù)工作中分析和解決遇到的問(wèn)題也很重要。題也很重要。 常規(guī)合成、常規(guī)合成、特殊條件下的合成、特殊條件下的合成、定向設(shè)計(jì)合成定向設(shè)計(jì)合成 1-2 1-2 合成方法與技術(shù)合成方法與技術(shù) 1. 1.高溫合成：高溫合成：獲得高溫的方法獲得高溫的方法 可達(dá)到的溫度可達(dá)到的溫度(K(K）各種高溫電阻爐各種高溫電阻爐 1273-3273 1273-3273聚焦?fàn)t聚焦?fàn)t 4000-600

32、0 4000-6000閃光放電閃光放電 大于大于42734273等離子體電弧等離子體電弧 20000 20000激光激光 10 105 5-10-106 6核裂變和核聚變核裂變和核聚變 10 106 6-10-109 9 2.2. 低熱固相合成低熱固相合成 低熱固相反應(yīng)：反應(yīng)溫度低于低熱固相反應(yīng)：反應(yīng)溫度低于100 100 C。 中熱固相反應(yīng)：反應(yīng)溫度中熱固相反應(yīng)：反應(yīng)溫度100-600 100-600 C。 高熱固相反應(yīng)：反應(yīng)溫度高于高熱固相反應(yīng)：反應(yīng)溫度高于600 600 C 每一類(lèi)固相反應(yīng)都有自己的特點(diǎn)，各有自己的每一類(lèi)固相反應(yīng)都有自己的特點(diǎn)，各有自己的優(yōu)勢(shì)。優(yōu)勢(shì)。 動(dòng)力學(xué)控制的產(chǎn)物動(dòng)力

33、學(xué)控制的產(chǎn)物( (不是熱力學(xué)控制的產(chǎn)物不是熱力學(xué)控制的產(chǎn)物) )。 固相反應(yīng)與液相或溶液中的反應(yīng)也不相同，相固相反應(yīng)與液相或溶液中的反應(yīng)也不相同，相同的反應(yīng)物即使摩爾比相同產(chǎn)物也可能不同。同的反應(yīng)物即使摩爾比相同產(chǎn)物也可能不同。 3. 3. 低溫合成低溫合成獲得低溫的方法獲得低溫的方法 可達(dá)到的溫度可達(dá)到的溫度(K(K）各種低溫?。ū鞣N低溫浴（冰+ +水；液氮）水；液氮） 273-77 273-77制冷機(jī)制冷機(jī) 常溫常溫-4.2-4.2液氦減壓蒸發(fā)液氦減壓蒸發(fā) 4.2-0.7 4.2-0.7 低溫下液氨中的反應(yīng)低溫下液氨中的反應(yīng): : BClBCl3 3 + 6NH + 6NH3 3 B(N

34、H2)3 + 3NH+ 3NH4 4ClCl 4. 高壓合成高壓合成 高壓能夠有效地改變物質(zhì)內(nèi)部原子間的距離高壓能夠有效地改變物質(zhì)內(nèi)部原子間的距離和原子殼層狀態(tài)和原子殼層狀態(tài), , 被用于調(diào)節(jié)原子間距和作為被用于調(diào)節(jié)原子間距和作為信息探針等信息探針等. .有些現(xiàn)象、規(guī)律、物質(zhì)、性能和材有些現(xiàn)象、規(guī)律、物質(zhì)、性能和材料只能在高壓下產(chǎn)生。根據(jù)需要可在不同的壓料只能在高壓下產(chǎn)生。根據(jù)需要可在不同的壓力范圍內(nèi)進(jìn)行合成，從力范圍內(nèi)進(jìn)行合成，從1 MPa（約等于約等于10個(gè)大氣個(gè)大氣壓壓）到幾十個(gè)到幾十個(gè)GPa（1GPa約等于約等于1 1萬(wàn)大氣壓萬(wàn)大氣壓）。）。 高壓的產(chǎn)生高壓的產(chǎn)生: : 外界機(jī)械加載（

35、碰撞）外界機(jī)械加載（碰撞）, , 爆炸爆炸, , 強(qiáng)放電強(qiáng)放電 5. 電解合成電解合成 通過(guò)電解氧化或電解還原可以合成出多種類(lèi)型與多通過(guò)電解氧化或電解還原可以合成出多種類(lèi)型與多種聚集狀態(tài)的化合物和材料：金屬、合金、鍍層，高種聚集狀態(tài)的化合物和材料：金屬、合金、鍍層，高價(jià)和特殊高價(jià)化合物，含中間態(tài)或特殊低價(jià)化合物，價(jià)和特殊高價(jià)化合物，含中間態(tài)或特殊低價(jià)化合物，C、B、Si、P、S、Se等二元或多元金屬陶瓷型化合等二元或多元金屬陶瓷型化合物，非金屬元素間化合物，混合價(jià)態(tài)化合物等。物，非金屬元素間化合物，混合價(jià)態(tài)化合物等。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： a. 能達(dá)到一般化學(xué)試劑不能達(dá)到的氧化和還原能力能達(dá)到一般化學(xué)

36、試劑不能達(dá)到的氧化和還原能力. b. 反應(yīng)體系不會(huì)被反應(yīng)物和產(chǎn)物污染反應(yīng)體系不會(huì)被反應(yīng)物和產(chǎn)物污染. . c. 能通過(guò)控制電勢(shì)和電極材料進(jìn)行選擇性氧化或還能通過(guò)控制電勢(shì)和電極材料進(jìn)行選擇性氧化或還原原, , 制備特定價(jià)態(tài)化合物制備特定價(jià)態(tài)化合物. 6. 溶膠溶膠- -凝膠合成法凝膠合成法 7. 7.水熱與溶劑熱合成法水熱與溶劑熱合成法 8. 晶體的合成方法晶體的合成方法 9. 配合物的合成方法配合物的合成方法 10. 超分子體系的合成方法超分子體系的合成方法- 利用非共價(jià)作用力的自組裝合成利用非共價(jià)作用力的自組裝合成 10. 從試錯(cuò)法到材料設(shè)計(jì)（新物質(zhì)的從試錯(cuò)法到材料設(shè)計(jì)（新物質(zhì)的定向合成定向

37、合成） 大量的化合物是在非設(shè)計(jì)的情況下被合成出來(lái)的。大量的化合物是在非設(shè)計(jì)的情況下被合成出來(lái)的。 有些僅僅是在將試劑簡(jiǎn)單地混合在一起，施加一定有些僅僅是在將試劑簡(jiǎn)單地混合在一起，施加一定的條件，如加熱加壓等，看有什么新的化合物生成的的條件，如加熱加壓等，看有什么新的化合物生成的情況下被合成出來(lái)的。情況下被合成出來(lái)的?！皊hake and bake, mix and wait and heat and beat” 也有些是在一定理論指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)合成，也有些是在一定理論指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)合成，但得到的產(chǎn)物或多或少與預(yù)期的結(jié)果有所不同的情但得到的產(chǎn)物或多或少與預(yù)期的結(jié)果有所不同的情況下被合成出來(lái)的。況

38、下被合成出來(lái)的。有的產(chǎn)物與預(yù)期的結(jié)果比較接近；有的產(chǎn)物與預(yù)期的結(jié)果比較接近；有的產(chǎn)物與預(yù)期的結(jié)果大不相同。有的產(chǎn)物與預(yù)期的結(jié)果大不相同。 上述非設(shè)計(jì)產(chǎn)物的獲得方法也是很重要的，上述非設(shè)計(jì)產(chǎn)物的獲得方法也是很重要的，甚至可以說(shuō)是必不可少的，否則現(xiàn)在我們就不甚至可以說(shuō)是必不可少的，否則現(xiàn)在我們就不可能有近五千多萬(wàn)種不同的化合物這樣的物質(zhì)可能有近五千多萬(wàn)種不同的化合物這樣的物質(zhì)寶庫(kù)。寶庫(kù)。 上述應(yīng)用傳統(tǒng)的化學(xué)工作方法來(lái)開(kāi)發(fā)具有特上述應(yīng)用傳統(tǒng)的化學(xué)工作方法來(lái)開(kāi)發(fā)具有特定結(jié)構(gòu)與優(yōu)異性能的化合物所依靠的是從成千定結(jié)構(gòu)與優(yōu)異性能的化合物所依靠的是從成千上萬(wàn)種化合物中去篩選，需要把發(fā)展重心放在上萬(wàn)種化合物中去篩選，需要把發(fā)展重心放在合成制備和發(fā)現(xiàn)新化合物上。這種傳統(tǒng)的方法合成制備和發(fā)現(xiàn)新化合物上。這種傳統(tǒng)的方法現(xiàn)在仍然是主要的方法