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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NMR 167

3.5.3 非骨架原子NMR 170

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g 555

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-3 566

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-1 581

9.3.6 立方结构（Pm3n）：SBA-1和SBA-6 585

9.3.7 立方结构（1m3m）：SBA-16 588

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-2 592

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