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第1章 经典合成方法 1

1.1 高温合成 1

1.1.1 高温的获得和测量 1

1.1.2 高温合成反应类型 7

1.1.3 高温固相反应 8

1.1.4 化学转移反应 13

1.2 低温合成和分离 16

1.2.1 低温的获得、测量和控制 16

1.2.2 低温分离 20

1.2.3 冷冻干燥法合成氧化物粉体 24

1.3 高压合成 27

1.3.1 高压高温的产生和测量 28

1.3.2 高压高温合成方法 31

1.3.3 高压在合成中的作用 32

1.3.4 高压下功能材料的合成 33

1.3.5 功能材料高压合成的研究方向及展望 37

参考文献 38

第2章 软化学合成方法 39

2.1 概述 39

2.1.1 软化学合成方法的基本原理 39

2.1.2 软化学合成方法的分类 39

2.1.3 软化学合成体系及产物的表征技术 39

2.2 先驱物法 41

2.2.1 概述 41

2.2.2 先驱物法在无机合成中的应用 41

2.2.3 先驱物法的特点和局限性 42

2.3 溶胶-凝胶法 43

2.3.1 概述 43

2.3.2 溶胶-凝胶法的特点 43

2.3.3 溶胶-凝胶法过程中的反应机理 43

2.3.4 溶胶-凝胶法在无机合成中的应用 44

2.4 低热固相反应法 45

2.4.1 概述 45

2.4.2 低热固相反应机理 45

2.4.3 低热固相反应的规律 45

2.4.4 固相反应与液相反应的差别 46

2.4.5 低热固相反应的应用 47

2.5 水热与溶剂热合成法 49

2.5.1 水热与溶剂热合成基础 49

2.5.2 功能材料的水热与溶剂热合成 49

2.5.3 水热与溶剂热合成技术 51

2.6 化学气相沉积法 53

2.6.1 化学气相沉积的分类 53

2.6.2 化学气相沉积机理概述 53

2.6.3 化学气相沉积 55

2.6.4 影响化学气相沉积制备材料质量的因素 56

2.6.5 化学气相沉积制备材料的应用 56

2.7 插层反应与支撑和接枝工艺法 56

2.7.1 插层反应 56

2.7.2 支撑和接枝工艺 57

参考文献 59

第3章 特殊合成方法 61

3.1 电解合成 61

3.1.1 电化学的一些基本概念 61

3.1.2 含高价态元素化合物的电氧化合成 62

3.1.3 含中间价态和特殊低价元素化合物的电还原合成 62

3.1.4 水溶液中的电沉积 63

3.1.5 熔盐电解 64

3.1.6 非水溶剂中功能化合物的电解合成 66

3.2 光化学合成 66

3.2.1 基本概念 66

3.2.2 实验方法 68

3.2.3 光化学合成法在材料合成中的应用 70

3.3 微波合成 71

3.3.1 概述 71

3.3.2 微波燃烧合成和微波烧结 71

3.3.3 微波水热合成 72

3.3.4 微波辐射法在材料合成中的应用 73

3.4 自蔓延高温合成 74

3.4.1 概述 74

3.4.2 自蔓延高温合成原理 74

3.4.3 自蔓延高温合成反应类型 75

3.4.4 自蔓延高温合成技术及其特点 75

3.4.5 自蔓延高温合成工艺与设备概况 77

3.4.6 自蔓延高温合成法在材料合成中的应用 77

参考文献 78

第4章 薄膜材料与制备技术 79

4.1 薄膜及其特征 79

4.1.1 薄膜的定义 79

4.1.2 薄膜的特性 80

4.1.3 薄膜的结构与缺陷 81

4.1.4 薄膜和基片 83

4.2 薄膜的形成与生长 84

4.2.1 薄膜生长过程概述 84

4.2.2 薄膜的形核理论 85

4.2.3 薄膜的成核率及连续薄膜的形成 86

4.2.4 薄膜生长的晶带模型 87

4.3 薄膜的物理制备方法 88

4.3.1 真空蒸镀 88

4.3.2 溅射沉积 93

4.3.3 离子镀和离子束沉积 99

4.4 薄膜的化学制备方法 101

4.4.1 化学气相沉积 101

4.4.2 溶液镀膜法 107

4.5 薄膜的表征 109

4.5.1 薄膜厚度的测量 109

4.5.2 薄膜的其他表征方法 113

4.6 典型薄膜材料简介 113

4.6.1 金刚石薄膜材料 114

4.6.2 氧化锌薄膜材料 116

4.6.3 铜铟镓硒薄膜材料 119

参考文献 121

第5章 晶体材料的制备 123

5.1 人工晶体概述 123

5.1.1 人工晶体的发展 123

5.1.2 人工晶体的分类及应用 125

5.2 晶体生长基础 125

5.2.1 晶体成核理论 126

5.2.2 晶体生长的界面过程 130

5.3 晶体生长的方法和技术 131

5.3.1 气相生长法 131

5.3.2 水溶液生长法 136

5.3.3 助熔剂法 142

5.3.4 熔体生长法 147

参考文献 158

第6章 非晶态材料的制备 160

6.1 非晶态材料的结构 160

6.1.1 非晶态材料的结构特征 160

6.1.2 无机玻璃的结构 161

6.1.3 非晶态合金的结构 163

6.1.4 非晶态的X射线散射特征 164

6.2 非晶态合金的形成理论 164

6.2.1 熔液结构与玻璃形成能力 164

6.2.2 非晶态合金形成热力学 167

6.2.3 非晶态合金形成动力学 167

6.3 非晶态合金的形成规律 168

6.3.1 形成非晶态合金的合金化原则 168

6.3.2 合金的玻璃形成能力判据 170

6.3.3 影响玻璃形成能力的因素 172

6.4 非晶态材料的制备技术 173

6.4.1 非晶粉末的制备 173

6.4.2 非晶薄膜的制备 177

6.4.3 薄带非晶态合金的制备 179

6.4.4 大块非晶态合金的制备 179

6.5 非晶态合金的性能及应用 182

6.5.1 非晶态合金的性能 182

6.5.2 非晶态合金的应用 186

参考文献 189

第7章 新能源材料的制备及应用 190

7.1 概述 190

7.1.1 锂离子电池材料 190

7.1.2 太阳能电池材料 191

7.1.3 燃料电池材料 191

7.1.4 超级电容器材料 192

7.2 锂离子电池材料 192

7.2.1 概述 192

7.2.2 负极材料 194

7.2.3 正极材料 197

7.2.4 电解质材料 200

7.2.5 锂离子电池的应用 202

7.3 太阳能电池材料 203

7.3.1 概述 203

7.3.2 晶体硅太阳能电池材料 204

7.3.3 非晶硅太阳能电池材料 208

7.3.4 太阳能电池的应用与展望 212

7.4 燃料电池材料 213

7.4.1 概述 213

7.4.2 质子交换膜燃料电池材料 214

7.4.3 固体氧化物燃料电池材料 218

7.4.4 熔融碳酸盐燃料电池材料 222

7.4.5 燃料电池的应用 225

7.5 超级电容器材料 226

7.5.1 概述 226

7.5.2 超级电容器的工作原理 227

7.5.3 超级电容器制备的工艺流程 228

7.5.4 超级电容器的分类 228

7.5.5 超级电容器的应用 228

参考文献 229