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第一章 绪论1

第一节 多孔物质的演变与发展2

1.1.1 从天然沸石到人工合成沸石2

1.1.2 从低硅沸石到高硅沸石5

1.1.3 从沸石分子筛到磷酸铝分子筛与微孔磷酸盐6

1.1.4 从十二元环微孔到超大微孔8

1.1.5 从超大微孔到介孔9

1.1.6 大孔材料正在起步10

1.1.7 从无机多孔骨架到金属有机多孔骨架11

第二节 主要应用领域与发展前景13

1.2.1 微孔分子筛的传统应用领域与发展前景15

1.2.2 在高新技术先进材料应用领域的发展前景16

1.2.3 介孔材料的主要应用领域与发展前景18

第三节 分子筛与多孔材料化学的发展20

1.3.1 从造孔合成化学向多孔材料的分子工程学的发展21

1.3.2 多孔催化研究领域的发展22

第四节 分子筛与多孔材料化学有关的专著，国际会议论文集和期刊23

1.4.1 国际上的重要专著23

1.4.2 我国专著24

1.4.3 手册类图表集24

1.4.4 国际沸石分子筛会议论文集25

1.4.5 重要分支国际学术会议论文集26

1.4.6 重要的综述性文献29

1.4.7 主要的国际性期刊30

参考文献30

第二章 微孔化合物的结构化学34

第一节 引言34

第二节 分子筛的结构单元39

2.2.1 初级结构单元39

2.2.2 次级结构单元39

2.2.3 特征的笼形结构单元42

2.2.4 特征的链和层状结构单元46

2.2.5 周期性结构单元48

第三节 分子筛的组成53

2.3.1 骨架的组成53

2.3.2 阳离子在结构中的分布与位置55

2.3.3 有机胺物种58

第四节 分子筛的骨架结构59

2.4.1 环构形与配位序59

2.4.2 分子筛孔口环数与孔道维数61

2.4.3 骨架密度67

2.4.4 分子筛的结构68

第五节 类分子筛空旷骨架无机微孔化合物的结构85

2.5.1 Al/P比小于1的阴离子空旷骨架结构磷酸铝85

2.5.2 超大孔空旷骨架结构磷酸镓98

2.5.3 超大孔与手性空旷骨架结构磷酸铟101

2.5.4 超大孔与手性空旷骨架结构磷酸锌103

2.5.5 超大孔空旷骨架结构磷酸铁和磷酸镍105

2.5.6 超大孔与手性空旷骨架结构磷酸钒106

2.5.7 超大孔与手性空旷骨架结构氧化锗108

2.5.8 超大孔空旷骨架结构硫化铟110

第六节 结束语112

参考文献113

第三章 多孔材料的结构分析与性质表征126

第一节 引言126

3.1.1 分析手段127

3.1.2 多孔材料性质表征的特点128

3.1.3 多孔材料常见的性质表征要求和可行的分析方法128

第二节 X射线粉末衍射及其他衍射方法130

3.2.1 Bragg方程131

3.2.2 仪器设备与样品的准备133

3.2.3 数据收集与相指认136

3.2.4 用粉末衍射确定晶体结构及其应用137

3.2.5 单晶X射线衍射143

3.2.6 电子衍射144

3.2.7 中子衍射144

第三节 吸附分析145

3.3.1 吸附平衡等温线145

3.3.2 测量吸附平衡等温线的主要实验方法148

3.3.3 孔径尺寸149

3.3.4 孔体积（孔容）150

3.3.5 BET表面积151

3.3.6 t-曲线方法152

3.3.7 as-曲线方法152

3.3.8 吸附分析在多孔材料表征和鉴定中的应用153

3.3.9 小结155

第四节 电子显微技术155

3.4.1 光学显微镜与电子显微镜156

3.4.2 扫描电镜157

3.4.3 样品的处理158

3.4.4 扫描电镜在沸石研究中的应用159

3.4.5 透射电镜160

3.4.6 透射电子显微镜在微孔和介孔材料结构分析中的应用161

3.4.7 电子显微技术的其他手段162

第五节 核磁共振164

3.5.1 NMR简介164

3.5.2 骨架NMR167

3.5.3 非骨架原子NMR170

第六节 红外光谱171

3.6.1 骨架振动171

3.6.2 硅铝比以及杂原子取代173

3.6.3 表面羟基以及酸性质173

3.6.4 阳离子振动174

3.6.5 应用小结175

第七节 化学组成及宏观性质分析175

3.7.1 金属的测定175

3.7.2 催化反应177

3.7.3 离子交换能力177

3.7.4 穆斯堡尔谱178

第八节 热分析178

3.8.1 热分析技术的方法分类179

3.8.2 吸附水和有机模板剂确定179

3.8.3 稳定性研究180

3.8.4 室温（及高于室温）吸附量测定180

3.8.5 氨脱附法测量酸性180

第九节 计算机分子模拟技术180

3.9.1 结构研究181

3.9.2 结构与性能的关系184

3.9.3 指导合成：新型分子筛的设计186

第十节 几个综合应用各种分析手段的例子186

3.10.1 新结构测定：SSZ-58结构分析186

3.10.2 纳米尺寸的Y型沸石的合成与表征187

3.10.3 晶化机理和骨架取代：SAPO-34晶化过程和Si取代机理的研究188

3.10.4 分子筛孔道内客体物种的鉴定：微孔磷酸硅铝孔道内生成一价锌189

3.10.5 常用的现代分析技术在沸石和分子筛分析中的应用189

参考文献191

第四章 微孔化合物的合成化学（上）——基本规律与合成路线198

第一节 水（溶剂）热合成基础198

4.1.1 水（溶剂）热合成反应的特点198

4.1.2 水（溶剂）热反应的基本类型199

4.1.3 反应介质的性质201

4.1.4 水（溶剂）热合成技术205

4.1.5 水（溶剂）热路线在微孔晶体合成与多孔材料制备中的应用概况206

第二节 微孔化合物的合成路线与基本合成规律206

4.2.1 沸石的水热合成路线207

4.2.2 磷酸铝的溶剂热合成路线225

4.2.3 微波辐射下的分子筛晶化合成234

4.2.4 氟离子存在下的水热合成路线237

4.2.5 一些特殊合成路线240

4.2.6 组合合成方法与技术在微孔化合物合成中的应用242

第三节 若干重要分子筛的合成实例245

4.3.1 Linde-A型分子筛245

4.3.2 八面沸石型分子筛246

4.3.3 丝光沸石型分子筛249

4.3.4 ZSM-5型分子筛250

4.3.5 β型分子筛251

4.3.6 L型沸石253

4.3.7 AlPO4-5型分子筛254

4.3.8 AlPO4-11型分子筛255

4.3.9 SAFO-31型分子筛255

4.3.10 SAPO-34型分子筛257

4.3.11 TS-1型分子筛258

参考文献259

第五章 微孔化合物的合成化学（下）——特殊类型、结构与聚集形态微孔化合物265

第一节 特殊类型与结构微孔化合物的合成化学265

5.1.1 M（Ⅲ）X（Ⅴ）O4型微孔化合物家族265

5.1.2 微孔过渡金属磷酸盐268

5.1.3 微孔硼铝体系272

5.1.4 含硫、氯、氮微孔骨架化合物275

5.1.5 超大微孔化合物276

5.1.6 具有交叉（或内联接）孔道结构的类沸石分子筛283

5.1.7 层柱型微孔材料286

5.1.8 微孔手性催化材料288

第二节 特殊聚集形态微孔化合物的合成化学295

5.2.1 单晶与完美晶体295

5.2.2 纳米晶与超细微粒305

5.2.3 分子筛膜的制备310

5.2.4 外模板作用下具有特定聚集形态微孔材料的合成314

参考文献318

第六章 微孔化合物的晶化324

第一节 沸石晶化的起始物料324

6.1.1 常用硅源的结构与制法324

6.1.2 常用铝源酸盐的状态与结构354

第二节 沸石的生成过程与晶化机理356

6.2.1 固相转变机理357

6.2.2 液相转变机理359

6.2.3 生成过程的液相机理中的几个重要问题364

6.2.4 双相转变机理379

第三节 微孔化合物晶化的结构导向与模板作用381

6.3.1 客体分子（离子）在造孔合成中的作用381

6.3.2 分子模拟研究主－客体间相互作用397

6.3.3 结论与展望399

第四节 沸石的晶化动力学400

参考文献409

第七章 分子筛的制备、二次合成与修饰改性416

第一节 分子筛的制备——微孔化合物的脱模416

7.1.1 高温灼烧法416

7.1.2 化学反应法417

7.1.3 溶剂萃取法419

第二节 二次合成的概述420

第三节 沸石分子筛的阳离子交换改性421

7.3.1 沸石分子筛阳离子交换的一些基本规律421

7.3.2 LTA型沸石的离子交换改性427

7.3.3 FAU型分子筛的离子交换改性432

第四节 沸石分子筛的脱铝改性436

7.4.1 沸石分子筛的脱铝路线与方法437

7.4.2 高温水热下的脱铝与超稳化437

7.4.3 沸石分子筛的化学法脱铝补硅442

第五节 分子筛骨架的杂原子同晶置换450

7.5.1 分子筛的镓化——液固相同晶置换法451

7.5.2 含钛分子筛的二次合成——气固相同晶置换法454

7.5.3 杂原子分子筛的高温水蒸气“脱杂”455

第六节 沸石分子筛的孔道和表面修饰456

7.6.1 阳离子交换法457

7.6.2 孔道修饰法458

7.6.3 外表面修饰法460

参考文献466

第八章 无机微孔晶体材料的分子设计与定向合成470

第一节 引言470

第二节 无机微孔晶体的结构设计方法471

8.2.1 模拟退火原子组装分子筛骨架的设计方法471

8.2.2 以2D网层组装3D骨架结构的设计方法473

8.2.3 次级结构单元组装分子筛骨架的设计方法479

8.2.4 限定禁区原子组装分子筛骨架的设计方法483

8.2.5 具有AL3P4O3 16计量比的2D（3，4）－网层结构的设计方法494

第三节 无机微孔晶体材料的定向合成496

8.3.1 数据挖掘指导下的定向合成路线496

8.3.2 模板作用指导下的定向合成路线500

8.3.3 基块构筑法的定向合成途径518

第四节 展望520

参考文献521

第九章 介孔材料一合成、结构及性能表征528

第一节 引言529

9.1.1 孔材料529

9.1.2 介孔材料与有序介孔材料530

9.1.3 有序介孔材料的合成背景534

第二节 有序介孔材料的合成特征与生成机理540

9.2.1 介孔材料合成的基本特征540

9.2.2 六方结构介孔材料的发现：历史与经验541

9.2.3 介观结构组装体系：有机和无机之间的相互作用方式543

9.2.4 介观结构的生成机理：液晶模板机理和协同作用机理547

9.2.5 表面活性剂的有效堆积参数g555

9.2.6 介观结构组装的物理化学过程557

第三节 介孔氧化硅与硅酸盐：结构与材料的合成560

9.3.1 介孔氧化硅材料、结构特点及表征手段560

9.3.2 二维六方结构：MCM-41，SBA-15和SBA-3566

9.3.3 立方孔道结构：MCM-48，FDU-5与一、三维交叉孔道结构572

9.3.4 来自自然界的启示——从蜂巢和泡沫到笼形结构的介孔材料577

9.3.5 三维六方－立方共生结构：SBA-2，SBA-12和FDU-1581

9.3.6 立方结构（Pm3n）：SBA-1和SBA-6585

9.3.7 立方结构（1m3m）：SBA-16588

9.3.8 其他立方结构：FDU-12（Fm3m），SBA-11（Pm3m）和FDU-2（Fd3m）590

9.3.9 六方结构MCM-41的变体：SBA-8和KSW-2592

9.3.10 其他结构：KIT，MSU及其他595

9.3.11 相变及其控制596

第四节 合成策略597

9.4.1 合成方法597

9.4.2 表面活性剂：种类、结构与产物的关系和表面活性剂的脱除598

9.4.3 非表面活性剂作为模板剂602

9.4.4 介孔孔径的大小与孔径调节方法602

9.4.5 氧化硅基介孔材料的稳定化604

9.4.6 合成后处理606

9.4.7 酸碱对路线的自我调节合成608

9.4.8 沸石纳米粒子的组装608

9.4.9 合成规律与合成影响因素612

9.4.10 化学修饰与改性处理方法615

第五节 介孔材料组成的扩展619

9.5.1 金属元素掺杂的二氧化硅介孔材料621

9.5.2 有机－无机杂化材料624

9.5.3 金属氧化物627

9.5.4 介孔磷酸盐629

9.5.5 半导体材料630

9.5.6 介孔碳630

9.5.7 金属633

第六节 介孔材料的形体控制、大孔材料及多级有序结构材料633

9.6.1 介孔材料的“单晶”634

9.6.2 介孔材料的微观形貌635

9.6.3 宏观形体的控制636

9.6.4 大孔材料639

9.6.5 大孔材料的模板合成640

9.6.6 多级有序介孔或大孔复合材料645

第七节 应用与研究进展649

9.7.1 在化工领域的应用649

9.7.2 在生物和医药领域的应用652

9.7.3 在环境保护领域的应用653

9.7.4 在功能材料领域的应用655

9.7.5 近年来新进展656

9.7.6 介孔材料研究面临的问题657

9.7.7 结语658

参考文献658

第十章 多孔主客体先进材料685

第一节 分子筛中的金属簇685

10.1.1 金属簇定义685

10.1.2 金属簇的制备方法686

10.1.3 碱金属离子簇688

10.1.4 银金属簇693

10.1.5 贵金属（铂、钯、铑、钌、铱、锇）簇694

10.1.6 其他金属簇695

10.1.7 金属氧化物或羟氧化物簇696

第二节 分子筛中的染料696

第三节 分子筛中的聚合物及碳物质701

10.3.1 分子筛中的聚合物701

10.3.2 利用分子筛制备多孔碳703

10.3.3 分子筛组装富勒烯703

10.3.4 分子筛中碳纳米管的生长704

第四节 分子筛组装半导体纳米粒子709

第五节 分子筛组装金属配合物714

10.5.1 金属－吡啶类配合物组装714

10.5.2 金属－Schiff碱配合物组装718

10.5.3 卟啉、酞菁类配合物组装719

10.5.4 其他金属配合物组装721

第六节 金属－有机多孔配位聚合物724

10.6.1 多羧酸－过渡金属配位聚合物724

10.6.2 含N多齿芳环类配体配位聚合物725

10.6.3 含N和O多齿配体配位聚合物726

10.6.4 含锌多孔配位聚合物727

参考文献728

索引739