無(wú)機(jī)化學(xué)及固體無(wú)機(jī)化學(xué)物的應(yīng)用發(fā)展

1、無(wú)機(jī)化學(xué)及固體無(wú)機(jī)化學(xué)物的應(yīng)用開展無(wú)機(jī)化學(xué)及固體無(wú)機(jī)化學(xué)物的應(yīng)用開展一、無(wú)機(jī)合成與制備化學(xué)研究進(jìn)展無(wú)機(jī)合成與制備在固體化學(xué)和材料化學(xué)研究中占有重要的地位，是化學(xué)和材料科學(xué)的根底學(xué)科。近年來(lái)無(wú)機(jī)合成與制備化學(xué)研究的新進(jìn)展主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1.1極端條件合成。在現(xiàn)代合成中愈來(lái)愈廣泛地應(yīng)用極端條件下的合成方法與技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)通常條件下無(wú)法進(jìn)展的合成，并在這些極端條件下開拓多種多樣的一般條件下無(wú)法得到的新化合物、新物相與物態(tài)。超臨界流體反響之一的超臨界水熱合成就是無(wú)機(jī)合成化學(xué)的一個(gè)重要分支。1.2軟化學(xué)合成。與極端條件下的合成化學(xué)相對(duì)應(yīng)的是在溫和條件下功能無(wú)機(jī)材料的合成與晶化，即溫和條件下的合成或軟

2、化學(xué)合成。由于苛刻條件對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的依賴與技術(shù)上的不易控制性，減弱了材料合成的定向程度。而溫和條件下的合成化學(xué)即軟化學(xué)合成，正是具有對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求簡(jiǎn)單和化學(xué)上的易控性和可操作性特點(diǎn)，因此在無(wú)機(jī)材料合成化學(xué)的研究領(lǐng)域中占有一席之地。1.3缺陷與價(jià)態(tài)控制。缺陷與特定價(jià)態(tài)的控制是固體化學(xué)和固體物理重要的研究對(duì)象，也是決定和優(yōu)化材料性能的主要因素。材料的許多性質(zhì)如發(fā)光、導(dǎo)電、催化等都和缺陷與價(jià)態(tài)有關(guān)。晶體生長(zhǎng)行為和材料的反響性與缺陷關(guān)系親密，因此，缺陷與價(jià)態(tài)在合成中的控制顯然成為重要的科學(xué)題。缺陷與特定價(jià)態(tài)的生成和變化與材料最初生成條件有關(guān)，因此，可通過(guò)控制材料生成條件來(lái)控制材料中的缺陷和元素的價(jià)態(tài)。1

3、.4計(jì)算機(jī)輔助合成。計(jì)算機(jī)輔助合成是在對(duì)反響機(jī)理有了理解的根底上進(jìn)展的理論模擬過(guò)程。國(guó)際上一般為建立與完善合成反響與構(gòu)造的原始數(shù)據(jù)庫(kù)，再在系統(tǒng)研究其合成反響與機(jī)理的根底上，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并結(jié)合基因算法、退火、nte2arl優(yōu)化計(jì)算等建立有關(guān)的合成反響數(shù)學(xué)模型與能量分布本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理模型，并進(jìn)一步建立定向合成的專家決策系統(tǒng)。1.5組合化學(xué)。組合化學(xué)是利用組合論的思想和理論，將構(gòu)建單元通過(guò)有機(jī)/無(wú)機(jī)合成或化學(xué)法修飾，產(chǎn)生分子多樣性的群體庫(kù)，并進(jìn)展優(yōu)化選擇的科學(xué)。組合化學(xué)用于合成肽組合庫(kù)，也稱組合合成、組合庫(kù)和自動(dòng)合成法。組合方法同時(shí)用n個(gè)單元與另外一組n個(gè)單元反響，得到所有組合的

4、混合物，即n+n個(gè)構(gòu)建單元產(chǎn)生nn批產(chǎn)物。1.6理想合成。理想合成是從易得的起始物開始，經(jīng)過(guò)一步簡(jiǎn)單、平安、環(huán)境友好、反響快速、100%產(chǎn)率獲得目的產(chǎn)物。趨近理想合成策略之一是開發(fā)一步合成反響，如富勒烯及相關(guān)高級(jí)構(gòu)造的合成，從易得的石墨出發(fā)，只需一步反響即得到目的產(chǎn)物，產(chǎn)率44%。趨近理想合成策略之二為單元操作。相對(duì)復(fù)雜的分子，如藥物、天然產(chǎn)物的合成，需要多步反響完成。在自然界里，生物采取多級(jí)合成的策略，在眾多酶的作用下，用前一步催化反響的產(chǎn)物作為后續(xù)反響的起始物，直至目的產(chǎn)物的生成。二、固體無(wú)機(jī)化合物的制備及應(yīng)用2.1光學(xué)材料的研究。1983年蘇勉曾等在系統(tǒng)研究氟鹵化物的X-射線發(fā)光及紫外發(fā)

5、光現(xiàn)象的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了BaFX：Eu2+晶體經(jīng)X-射線輻射后著色的現(xiàn)象開始注意到晶體中色心生成并于1984年開始研究晶體的X-射線誘導(dǎo)的光鼓勵(lì)發(fā)光現(xiàn)象及發(fā)光機(jī)理用光鼓勵(lì)發(fā)光材料制成了圖像板作為X-射線的面探測(cè)器。他們還設(shè)計(jì)制作了一臺(tái)由光學(xué)精細(xì)機(jī)械和計(jì)算機(jī)組成的計(jì)算X-射線圖像儀已可以獲得明晰的X-射線透視圖象和粉末晶體衍射圖像。2.2多孔晶體材料的研究。徐如人、龐文琴等在水熱法合成各種類型分子篩的根底上開展了溶劑熱合成法利用前驅(qū)體和模板劑制備了一系列水熱技術(shù)無(wú)法合成的新型磷酸鹽及砷酸鹽微孔晶體所合成的JDF-20是目前世界上孔口最大的微孔磷酸鋁；1989年徐如人、馮守華等首次報(bào)道了微孔硼鋁酸鹽的

6、合成和性質(zhì)之后又獲得了一系列新型微孔硼鋁氯氧化物。其中硼的配位數(shù)可取4也可取3但不會(huì)高于4；鋁、鎵、銦的配位數(shù)大多超過(guò)4有的甚至到達(dá)6。所有這些都打破了傳統(tǒng)分子篩純粹由四面體構(gòu)造基元構(gòu)成的概念為開發(fā)新型構(gòu)造特征的微孔材料提供了豐富的實(shí)驗(yàn)根據(jù)。2.3金屬氫化物的研究。申泮文等設(shè)計(jì)了有特殊攪拌設(shè)備的固-液-氣多相反響釜使金屬?gòu)?fù)原氫化反響在400500范圍內(nèi)進(jìn)展完全；利用此類反響以新方法合成復(fù)合金屬氫化物；以共沉淀復(fù)原法置換擴(kuò)散法制備了鈦鐵系、鎳基或鎂基合金等儲(chǔ)氫材料；創(chuàng)造了釹鐵硼等永磁材料合成新工藝。2.460及其衍生物的研究。1990年底中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所和北京大學(xué)開始60團(tuán)簇的合成實(shí)驗(yàn)研究此

7、后國(guó)內(nèi)10余個(gè)單位相繼開展了60的研究獲得了很好的結(jié)果如首先在國(guó)際上建立了重結(jié)晶別離60和70的方法；在國(guó)內(nèi)首次獲得了K360和Rb360超導(dǎo)體到達(dá)了當(dāng)時(shí)的國(guó)際先進(jìn)程度；發(fā)如今陰極中摻雜Y23可以大大進(jìn)步陰極沉積物中等碳納米管的含量；首先報(bào)道了直接氧化60含氮化合物的研究成果等。三、室溫和低熱固相化學(xué)反響3.1固相反響機(jī)理與合成。忻新泉等近10年來(lái)對(duì)室溫或近室溫下的固相配位化學(xué)反響進(jìn)展了系統(tǒng)的研究討論了低。熱溫度固-固反響的機(jī)理提出并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了固相反響的四個(gè)階段擴(kuò)散-反響-成核-生長(zhǎng)每步都有可能是反響速率的決定步驟；總結(jié)了固相反響遵循的特有的規(guī)律；利用固相化學(xué)反響原理合成了幾百個(gè)新原子簇化合

8、物、新配合物以及固配化合物。3.2原子簇與非線性光學(xué)材料。非線性光學(xué)材料是目前材料科學(xué)中的熱門課題。近10多年來(lái)人們對(duì)三階非線性光學(xué)材料的研究主要集中在半導(dǎo)體、有機(jī)聚合物、60以及酞菁類化合物上而對(duì)金屬簇合物的非線性的研究幾乎沒有。忻新泉等在低熱固相反響合成大量簇合物的根底上開展了探究研究發(fā)現(xiàn)V-uAg-SSe簇合物具有比目前非線性光學(xué)材料更優(yōu)越的三階非線性光限制效應(yīng)使我國(guó)在這一前沿領(lǐng)域的創(chuàng)新工作中占有一席之位。3.3合成納米材料新方法。納米材料是當(dāng)前固體物理、材料化學(xué)中的又一活潑領(lǐng)域。制備納米材料的方法總體上可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。賈殿贈(zèng)、忻新泉等發(fā)現(xiàn)用低熱或室溫固相反響法可一步合成

9、各種單組分納米粉體，并進(jìn)一步開拓了固相反響法制備納米料這一嶄新領(lǐng)域獲得了令人耳目一新的成績(jī)。如在深化討論影響固相反響中產(chǎn)物粒子大小的因素的根底上實(shí)現(xiàn)了納米粒子大小的可調(diào)變；利用納米粒子的原位自組裝制備了各種復(fù)合納米粒子。該法不僅使合成工藝大為簡(jiǎn)化降低本錢而且減少由中間步驟及高溫固相反響引起的諸如產(chǎn)物不純、粒子團(tuán)聚、回收困難等缺乏為納米材料的制備提供了一種價(jià)廉而又簡(jiǎn)易的新方法亦為低熱固相反響在材料化學(xué)中找到了極有價(jià)值的應(yīng)用。3.4綠色化學(xué)。綠色化學(xué)是一門從源頭上減少或消除污染的化學(xué)它解決的本質(zhì)性問(wèn)題是減少合成反響的污染或無(wú)污染。低熱固相化學(xué)反響不使用溶劑對(duì)環(huán)境的友好及獨(dú)特的節(jié)能、高效、無(wú)污染、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)使之成為綠色合成化學(xué)值得考慮的手段之一。近年來(lái)我們?cè)谶@方面做了許多有益的嘗試獲得了許多有意義的結(jié)果如嘗試在低熱溫度下用固體Fel36H2氧化苯偶銦類化合物成功地合成了相應(yīng)的苯偶酰類化合物；嘗試將低熱固相反響合成方法用于芳醛、芳胺及過(guò)渡金屬醋酸鹽的原位縮合