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第1章 绪论1

1.1 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7

1.1.4 从12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 从无机多孔骨架到多孔金属有机骨架10

1.1.7 多孔有机材料的兴起11

1.2 主要应用领域与发展前景12

1.2.1 微孔分子筛的应用领域与发展前景13

1.2.2 介孔材料的主要应用领域与发展前景14

1.2.3　多（等）级孔材料的兴起与其发展前景15

1.2.4 多孔金属有机骨架材料的特点与主要应用领域16

1.3 分子筛与多孔材料化学的发展17

1.3.1 从造孔合成化学向多孔材料的分子工程学的发展17

1.3.2 多孔催化研究领域的发展19

1.4 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20

1.4.1 国际上的重要专著（2000～2013年）20

1.4.2 我国专著21

1.4.3 手册类图表集21

1.4.4 国际沸石分子筛会议（IZC）论文集22

1.4.5 主要的国际性期刊24

参考文献24

第2章 分子筛微孔晶体的结构化学26

2.1 引言26

2.2 分子筛多孔晶体的结构构筑35

2.2.1 基本结构单元35

2.2.2 骨架拓扑结构43

2.2.3 分子筛结构的基本解析方法47

2.3 分子筛结构的组成49

2.3.1 骨架的组成49

2.3.2 阳离子在结构中的分布与位置52

2.3.3 结构导向剂的种类55

2.4 典型的分子筛结构57

2.4.1 经典分子筛结构58

2.4.2 新型分子筛结构68

2.4.3 共生（无序）结构分子筛77

2.5 类分子筛无机开放骨架化合物的结构85

2.5.1 超大孔与手性开放骨架磷酸盐化合物85

2.5.2 超大孔与手性开放骨架亚磷酸盐化合物95

2.5.3 超大孔与手性开放骨架锗酸盐化合物99

2.6 结束语103

参考文献104

第3章 微孔化合物的合成化学（上篇）——基本规律与合成路线111

3.1 水（溶剂）热合成基础111

3.1.1 水（溶剂）热合成反应的特点111

3.1.2 反应介质的性质113

3.1.3 水（溶剂）热合成技术115

3.1.4 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116

3.2 微孔化合物的合成路线与基本合成规律116

3.2.1 沸石的水热合成路线117

3.2.2 磷酸铝的溶剂热合成路线132

3.2.3 微孔化合物的离子热合成路线141

3.2.4 微波辐射下的分子筛晶化合成144

3.2.5 氟离子存在下的水热合成路线147

3.2.6 二维层状的增维合成150

3.2.7 沸石合成的绿色路线153

3.2.8 一些特殊合成路线154

3.2.9 组合合成方法与技术在微孔化合物合成中的应用156

3.3 若干重要分子筛的合成实例158

3.3.1 Linde-A（LTA）型分子筛158

3.3.2 八面沸石（FAU）型分子筛159

3.3.3 丝光沸石（MOR）型分子筛162

3.3.4 ZSM-5型分子筛163

3.3.5 β型分子筛164

3.3.6 AlPO4-5分子筛165

3.3.7 AlPO4-11分子筛166

3.3.8 SAPO-31型分子筛167

3.3.9 SAPO-34型分子筛168

3.3.10 TS-1型分子筛169

参考文献170

第4章 微孔化合物的合成化学（下篇）——特殊类型、结构与聚集形态微孔化合物176

4.1 特殊类型与结构微孔化合物的合成化学176

4.1.1 微孔过渡金属磷酸盐176

4.1.2 锗硅（铝、镓）酸盐分子筛与微孔化合物179

4.1.3 含氮／碳原子微孔骨架分子筛183

4.1.4 超大微孔化合物186

4.1.5 具有交叉或内联结孔道结构的类沸石分子筛190

4.1.6 层柱型微孔材料194

4.1.7 微孔手性催化材料196

4.1.8 微孔共生复合结构202

4.2 特殊聚集形态微孔化合物的合成化学205

4.2.1 单晶与完美晶体205

4.2.2 纳米晶与超细微粒213

4.2.3 分子筛膜的制备217

4.2.4 外模板作用下具有特定聚集形态微孔材料的合成224

参考文献225

第5章 微孔化合物的晶化232

5.1 沸石晶化原料的结构与制备232

5.1.1 常用硅源232

5.1.2 常用铝源243

5.2 沸石的晶化过程244

5.2.1 液相机理245

5.2.2 液相晶化过程中两个重要阶段的认识249

5.2.3 固相机理252

5.3 微孔骨架结构晶化中的模板作用254

5.3.1 模板剂（结构导向剂）的种类256

5.3.2 模板（结构导向）效应的分类261

5.4 微孔晶体成核与晶体生长276

5.4.1 经典成核理论276

5.4.2 无机微孔晶体晶化过程中的成核279

5.4.3 晶体生长283

5.4.4 理论计算与模拟288

5.4.5 微孔化合物生成机理研究新进展288

5.4.6 晶化过程及反应机理研究中的关键科学问题——结构导向与组装晶化298

5.5 微孔化合物晶化机理研究中的表征技术299

5.5.1 非原位表征299

5.5.2 原位表征308

5.6 结论与展望319

参考文献319

第6章 分子筛的制备、修饰与改性326

6.1 分子筛的制备——微孔化合物的脱模326

6.1.1 高温灼烧法326

6.1.2 化学反应法327

6.1.3 溶剂萃取法329

6.2 “二次合成”的概述331

6.3 沸石分子筛的阳离子交换改性332

6.3.1 沸石分子筛阳离子交换的一些基本规律332

6.3.2 LTA型沸石的离子交换改性336

6.3.3 FAU型分子筛的离子交换改性341

6.3.4 高温固相离子交换反应344

6.4 沸石分子筛的脱铝改性345

6.4.1 沸石分子筛的脱铝路线与方法346

6.4.2 高温水热下的脱铝与超稳化346

6.4.3 沸石分子筛的化学法脱铝补硅351

6.4.4 沸石分子筛的脱硼补硅表面疏水化358

6.5 分子筛骨架的杂原子同晶置换359

6.5.1 分子筛的镓化——液-固相同晶置换法360

6.5.2 含钛分子筛的二次合成——气-固相同晶置换法362

6.5.3 分子筛的氮化365

6.5.4 杂原子分子筛的高温水蒸气“脱杂”365

6.6 沸石分子筛的孔道和表面修饰366

6.6.1 阳离子交换法367

6.6.2 孔道修饰法367

6.6.3 外表面修饰法370

参考文献377

第7章 无机微孔晶体材料的结构设计与定向合成380

7.1 引言380

7.2 无机微孔晶体结构设计的理论方法380

7.2.1 模拟退火原子组装法381

7.2.2 以二维网层组装三维骨架结构384

7.2.3 以次级结构单元组装分子筛骨架（AASBU）390

7.2.4 限定禁区原子组装分子筛骨架395

7.2.5 基于遗传算法预测分子筛骨架403

7.2.6 基于密度图产生分子筛骨架404

7.2.7 判断分子筛结构合理性的规则407

7.3 无机微孔晶体材料定向合成的方法与途径411

7.3.1 基于模板作用的定向合成路线412

7.3.2 基于杂原子取代作用的定向合成路线424

7.3.3 基于拓扑学转化的定向合成路线434

7.4 展望438

参考文献439

第8章 介孔材料：合成、结构及性能表征445

8.1 引言445

8.1.1 孔材料445

8.1.2 介孔材料与有序介孔材料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与生成机理452

8.2.1 介孔材料合成的基本特征452

8.2.2 六方结构介孔材料的发现：历史与经验453

8.2.3 介观结构组装体系：有机和无机之间的相互作用方式455

8.2.4 介观结构的生成机理：液晶模板机理和协同作用机理458

8.2.5 表面活性剂的有效堆积参数g464

8.2.6 介观结构组装的物理化学过程466

8.3 介孔氧化硅与硅酸盐：结构与材料的合成468

8.3.1 介孔氧化硅材料的合成与结构特点及表征手段468

8.3.2 M41S系列介孔材料：MCM-41和MCM-48472

8.3.3 酸性体系中介孔二氧化硅的合成476

8.3.4 具有笼形结构的介孔材料478

8.3.5 六方结构MCM-41的变体：SBA-8和KSW-2485

8.3.6 两亲嵌段共聚物作为模板剂的合成486

8.3.7 阴离子表面活性剂作为模板剂的合成490

8.3.8 模板剂的扩展：新介观结构的合成494

8.3.9 通过电子晶体学方法进行结构分析496

8.4 介孔有机氧化硅材料499

8.4.1 后嫁接与直接合成500

8.4.2 有机氧化硅介孔材料的特殊性质502

8.4.3 手性介孔材料507

8.5 硬模板合成技术，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 硬模板合成技术的广泛应用515

8.6 合成策略与合成规律516

8.6.1 合成方法与体系516

8.6.2 介孔孔径的大小与孔径调节方法517

8.6.3 氧化硅基介孔材料的稳定化518

8.6.4 合成后水热处理518

8.6.5 沸石纳米粒子的组装520

8.6.6 酸碱对路线的自我调节合成521

8.6.7 相变及其控制522

8.6.8 脱除表面活性剂523

8.6.9 介孔的控制修饰制备微孔-介孔材料524

8.6.10 主要合成影响因素525

8.6.11 化学修饰与改性525

8.7 介孔材料的形体控制526

8.7.1 介孔材料的微观形貌与“单晶”526

8.7.2 膜527

8.7.3 纤维531

8.7.4 单块534

8.7.5 纳米粒子536

8.8 一些应用研究进展541

8.8.1 催化剂及催化剂载体541

8.8.2 酶、蛋白质等的固定和分离542

8.8.3 介孔二氧化硅纳米粒子在医药领域的应用542

8.8.4 在环境领域的应用544

8.9 介孔材料研究面临的挑战与展望545

参考文献546

第9章 多孔复合材料558

9.1 多孔材料中的金属簇559

9.1.1 金属簇的定义和特点559

9.1.2 金属簇的制备方法559

9.1.3 多孔材料中的碱金属簇561

9.1.4 多孔材料中的贵金属簇564

9.1.5 多孔材料中的过渡金属离子及金属簇566

9.1.6 其他金属簇567

9.2 多孔材料中的半导体纳米粒子568

9.2.1 多孔材料中纳米粒子的制备方法569

9.2.2 多孔材料中纳米粒子的特点与应用571

9.3 多孔材料中的碳物质572

9.3.1 以多孔材料为主体制备多孔碳572

9.3.2 多孔材料中组装富勒烯574

9.3.3 多孔材料中生长碳纳米管574

9.4 多孔材料与有机分子和聚合物的复合576

9.5 多孔材料中组装金属配合物577

9.5.1 金属-吡啶类配合物的组装578

9.5.2 金属-Schiff碱配合物的组装581

9.5.3 卟啉、酞菁类配合物的组装583

9.5.4 其他金属配合物与多孔材料的组装复合585

9.6 多孔主体组装功能性化合物587

9.6.1 多孔材料中的染料587

9.6.2 多孔材料中的荧光物质591

9.6.3 多孔材料中的药物分子592

9.7 多孔软晶体（金属有机多孔配位聚合物）作为多孔主体593

参考文献594

第10章 等级孔材料599

10.1 引言599

10.1.1 从自然开始：天然等级孔材料与合成材料的对比599

10.1.2 等级孔材料的合成和应用602

10.2 等级孔材料的合成方法605

10.2.1 表面活性剂模板法607

10.2.2 纳米浇铸608

10.2.3 胶体晶体模板法609

10.2.4 仿生法610

10.2.5 超临界流体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 冷冻干燥618

10.2.9 水弥散自组装621

10.2.10 选择性流失622

10.2.11 相分离624

10.2.12 沸石化625

10.2.13 复制627

10.2.14 溶胶-凝胶控制629

10.2.15 后处理630

10.2.16 自组装631

10.3 材料形貌634

10.3.1 零维球状634

10.3.2 一维纤维状638

10.3.3 二维层状639

10.3.4 三维孔状640

10.4 等级孔结构641

10.4.1 双重微孔结构642

10.4.2 微孔-介孔结构643

10.4.3 微孔-大孔结构644

10.4.4 微孔-介孔-大孔结构645

10.4.5 双重介孔结构647

10.4.6 介孔-大孔结构648

10.4.7 双重大孔结构650

10.5 应用652

10.5.1 催化652

10.5.2 吸附和分离655

10.5.3 能源658

10.5.4 生命科学662

10.6 小结664

参考文献665

第11章 金属有机与有机骨架多孔材料674

11.1 金属有机骨架多孔材料的发展674

11.2 金属有机骨架多孔材料的结构681

11.2.1 金属有机骨架多孔材料的结构解析681

11.2.2 次级结构单元683

11.3 金属有机骨架多孔材料的合成685

11.3.1 传统的合成方法685

11.3.2 微波法686

11.3.3 电化学法686

11.3.4 超声法686

11.3.5 机械化学法687

11.3.6 大规模工业生产687

11.4 金属有机骨架多孔材料的性能687

11.4.1 金属有机骨架多孔材料的储氢和储甲烷性能研究687

11.4.2 金属有机骨架多孔材料的二氧化碳捕获性能研究691

11.4.3 金属有机骨架多孔材料的吸附分离性能研究694

11.5 金属有机骨架多孔材料膜696

11.5.1 金属有机骨架多孔材料膜的制备方法696

11.5.2 金属有机骨架多孔材料膜的应用697

11.6 有机骨架多孔材料的发展698

11.7 有机骨架多孔材料的分子设计699

11.7.1 结构单元的设计699

11.7.2 分子模拟在有机骨架多孔材料分子设计中的应用701

11.8 有机骨架多孔材料的合成策略705

11.9 有机骨架多孔材料的孔道表征及性质研究708

11.9.1 有机骨架多孔材料的孔道表征方法708

11.9.2 有机骨架多孔材料的吸附性质研究709

11.10 存在的问题和展望715

参考文献716

索引722