材料科学研究与工程技术系列：材料合成化学与合成实例 [Material Synthetic Chemistry and Synthesis Instance] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐甲强，向群，王焕新 著

图书标签:

• 材料科学
• 材料合成
• 化学合成
• 无机化学
• 有机化学
• 纳米材料
• 晶体生长
• 粉末冶金
• 材料工程
• 合成实例

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560349794

版次：1

商品编码：11649866

包装：平装

丛书名： 材料科学研究与工程技术系列

外文名称：Material Synthetic Chemistry and Synthesis Instance

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：2

编辑推荐

　　院士专家著书 体现先进性 前瞻性 反映材料领域的研究成果
　　学科融合贯通 注重交叉性 学术性立足材料科学的人才培养
　　内容丰富翔实 追求研究性 实用性 促进材料工程的创新发展

内容简介

　　《材料科学研究与工程技术系列：材料合成化学与合成实例》介绍了合成化学的理论基础、实验技术、合成原理与方法、先进手段、设计思想及其在典型化合物和新材料合成中的实例。《材料科学研究与工程技术系列：材料合成化学与合成实例》综合介绍了无机材料合成、有机材料合成及高分子材料合成的原理与方法，并突出了合成化学在新材料合成中的应用。
　　《材料科学研究与工程技术系列：材料合成化学与合成实例》可作为高等理工科院校材料类、化学类、化工类专业的本科生教材，研究生教学参考书，也可供其他学科及材料科学领域工程技术人员参考。

内页插图

目录

绪论材料合成化学的进展与研究热点
0.1 无机合成化学
0.1.1 无机合成化学的地位与作用
0.1.2 无机合成化学的发展趋势
0.1.3 无机材料合成化学的前沿课题
0.2 有机合成化学
0. 2.1 有机合成化学的研究进展
0.2.2 有机合成方法学研究进展
0.2.3 有机合成化学今后的研究热点
0.3 高分子合成化学
0. 3.1 高分子合成化学的发展史
0. 3.2 高分子化学的发展前景
0. 3.3 高分子合成化学研究的前沿领域

第1章 材料合成化学的理论基础
1.1 化学热力学与材料合成
1.1.1 化学反应方向的判断
1.1.2 反应的耦合
1.1.3 反应条件的控制与选择
1.2 化学动力学与材料合成
1.2.1 化学反应速率与材料合成
1.2.2 化学反应机理与材料合成
1.2.3 催化剂与材料合成

第2章 材料合成的条件与优化
2.1 溶剂的选择与提纯
2.1.1 溶剂的作用与分类
2.1.2 溶剂的选择
2.1.3 溶剂的提纯
2.1.4 非水溶剂在合成化学上的应用
2.2 气体的分离与净化
2. 2.1 常用的气源
2. 2.2 气体的净化
2.3 真空的获得与测量
2. 3.1 真空的基本概念
2.3.2 真空的获得
2.3.3 真空的测量
2.4 高温的获得与测量
2.4.1 高温的获得
2.4.2 高温电阻炉
2.4.3 高温热浴
2.4.4 反应容器的选择
2.4.5 温度的测量
2.5 低温的获得与测量
2. 5.1 低温的获得
2.5.2 低温测量与控制

第3章 材料合成的方法与设计
3.1 无机物的合成方法
3.1.1 固相反应
3.1.2 低温固相合成化学
3.1.3 化学气相沉积
3.1.4 水解反应
3.1.5 沉淀反应
3.2 有机化合物的合成方法
3.2.1 分子设计过程中的集束战略
3.2.2 尽可能使合成问题简化
3.2.3 基团保护
3.2.4 导向基运用
3.2.5 极性反转
3.3 高分子化合物的合成方法
3. 3.1 高分子设计
3.3.2 逐步聚合反应
3.3.3 连锁聚合反应
3.3.4 高分子设计与合成方法

第4章 材料合成的技术与设计
4.1 等离子体合成
4.1.1 等离子体——物质的第四态
4.1.2 产生等离子体的常用方法和原理
4.1.3 等离子体化学的特点
4.1.4 等离子体在合成化学中的应用
……
第5章 无机化合物合成实例
第6章 有机化合物合成实例
附录
参考文献

前言/序言

材料合成化学与合成实例 本书深入探讨了材料合成化学的核心原理与最新进展，旨在为材料科学家、化学家、工程师以及对材料领域有浓厚兴趣的读者提供一本全面而实用的参考指南。材料的合成是创造具有特定功能和优异性能的物质的关键步骤，而材料合成化学则为这一过程提供了坚实的理论基础和创新的实践手段。 本书的第一部分，材料合成化学，系统地阐述了材料合成的基本概念、关键理论和常用方法。我们从原子和分子的尺度出发，深入剖析了各种材料形成过程中涉及的化学反应机理、热力学与动力学因素。读者将了解到如何通过精确控制反应条件，如温度、压力、溶剂、催化剂以及反应物配比，来调控材料的晶体结构、微观形貌、表面特性和化学组成。 我们详细介绍了多种经典的以及前沿的材料合成技术，包括但不限于： 固相合成法 (Solid-State Synthesis)：阐述了高温固相反应、机械化学合成等方法在氧化物、陶瓷、合金等材料制备中的应用，重点分析了反应路径、扩散机制以及颗粒生长动力学。 溶液合成法 (Solution-Based Synthesis)：涵盖了沉淀法、溶胶-凝胶法 (Sol-Gel)、水热/溶剂热法 (Hydrothermal/Solvothermal)、微乳液法等。这些方法能够实现对纳米材料尺寸、形貌和组成的高精度控制，特别适用于制备金属氧化物纳米颗粒、量子点、多孔材料等。本书将深入解析不同溶剂体系、添加剂的作用以及它们如何影响最终产物的结构和性能。 气相合成法 (Vapor-Phase Synthesis)：介绍了化学气相沉积 (CVD)、物理气相沉积 (PVD) 以及原子层沉积 (ALD) 等技术。这些技术在薄膜材料、涂层和功能器件制造中至关重要，本书将讨论前驱体选择、反应气氛控制以及薄膜生长模型。 生物/仿生合成法 (Bio/Biomimetic Synthesis)：探索了利用生物模板、生物分子或模仿生物过程来合成新型材料的方法。这为开发环境友好、低能耗的合成路线提供了新思路，尤其在生物医学材料、仿生结构材料等领域展现出巨大潜力。 电化学合成法 (Electrochemical Synthesis)：讨论了电化学沉积、电解合成等技术在金属、合金、导电聚合物以及功能电极材料制备中的应用，强调了电流密度、电解质和电极材料选择对产物性能的影响。 在理论层面，本书深入探讨了晶体生长理论，包括成核、晶体取向、界面控制等；表面与界面化学，分析了表面能、吸附、催化活性等如何影响材料的生长和性能；缺陷化学，解释了点缺陷、线缺陷、层状缺陷等对材料电学、光学和机械性能的调控作用。此外，我们还将介绍计算材料科学在预测材料结构、模拟反应路径以及指导合成设计方面的最新进展。 本书的第二部分，合成实例，通过一系列具体、典型的材料合成案例，将理论知识转化为实践指导。每一章节都围绕一种或一类重要功能材料的合成展开，详细介绍其应用背景、合成方法、实验步骤、表征手段以及性能评估。这些实例的设计旨在覆盖材料科学研究中的热点领域，并具有代表性。 精选的合成实例包括但不限于： 金属氧化物纳米材料的合成与性能：例如，TiO2纳米颗粒（用于光催化、传感器）、ZnO纳米线（用于压电材料、透明导电膜）、Fe3O4纳米颗粒（用于磁记录、药物载体）的溶液合成方法，重点讲解溶胶-凝胶法与水热法在控制粒径和形貌方面的差异。 多孔材料的构筑与应用：如沸石、金属有机框架 (MOFs)、共价有机框架 (COFs) 的合成与结构解析，重点关注其在气体吸附与分离、催化、药物缓释等方面的应用。 半导体量子点的制备与光学性质：以CdSe、PbS等为代表的量子点的溶液合成（如热注入法、热分解法）及其光致发光、电致发光特性的调控。 导电聚合物的合成与电化学性能：如聚苯胺、聚吡咯的化学氧化聚合与电化学聚合，探讨其在导电材料、超级电容器、传感器领域的应用。 新型二维材料的制备与表征：如石墨烯、过渡金属二硫化物 (TMDs) 的剥离法、化学气相沉积法制备，以及其在电子器件、能量存储和催化中的应用。 智能材料的合成：例如形状记忆聚合物、响应性水凝胶等的合成策略，以及它们在传感器、驱动器、生物医学工程中的应用。 每个合成实例都将包含： 背景介绍：简要说明该材料的重要性和应用领域。 典型合成路线：提供详细的实验操作流程，包括前驱体选择、反应条件设定、后处理步骤等。 关键参数控制：分析影响产物结构和性能的关键合成参数，以及如何通过调节这些参数来实现性能优化。 表征方法：介绍常用的材料表征技术，如X射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM)、X射线光电子能谱 (XPS)、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等，并讲解如何根据表征结果评估合成效果。 性能测试与分析：展示如何对合成的材料进行性能测试，并对测试结果进行深入分析。 本书力求在理论深度与实践指导之间取得平衡，既能帮助读者理解材料合成的本质，又能提供可操作的实验方法。通过对这些合成实例的深入学习，读者可以掌握解决实际材料合成问题的思路和技巧，并能够借鉴这些经验来开发新型材料。 本书适用于高等院校材料科学、化学、物理、工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事材料研发的科研人员和工程师。我们相信，通过对本书的学习，读者将能够更深刻地理解材料合成的奥秘，并为推动新材料的发现与应用贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书在“先进功能材料的构筑策略”方面的论述，极大地拓宽了我的研究思路。我记得书中不仅仅局限于介绍单一材料的合成，而是着重探讨了如何通过巧妙的化学设计和合成策略，来构筑具有特定功能的先进材料。例如，书中详细介绍了如何通过“共价有机框架（COFs）”和“金属有机框架（MOFs）”的合成，构建具有高比表面积、可调孔径和丰富功能基团的材料，这些材料在气体吸附、分离、催化和传感等领域展现出巨大的应用潜力。作者还深入探讨了如何通过“层层自组装”技术，将不同功能的纳米材料有序地叠加，形成具有协同效应的复合薄膜或三维结构，从而实现复杂的功能集成。我尤其对书中关于“刺激响应性材料”的合成与应用印象深刻，例如，如何合成能够响应光、热、pH等外部刺激，从而改变其形貌、光学性质或释放药物的智能材料。这本书的这一部分，让我深刻认识到，材料合成的最终目的是为了满足特定的功能需求，而精妙的构筑策略则是实现这一目标的基石。

评分☆☆☆☆☆

在我翻阅这本书的某个下午，我被其中关于“功能化表面合成”的部分深深吸引。它不仅仅是简单地介绍如何改变材料的表面性质，而是将化学合成的精巧与材料的功能需求紧密结合。我记得其中详细阐述了如何通过“接枝”或者“自组装”的方式，在惰性材料表面引入具有特定功能的分子，从而赋予材料全新的特性。例如，书中介绍了一种利用表面化学反应，将具有生物相容性的聚合物链“嫁接”到金属植入物表面的方法，极大地降低了术后排异反应的发生率。作者还深入分析了不同接枝方式（如“点击化学”的应用）的优缺点，以及如何通过调控接枝密度、链长等参数来优化表面性能。书中还特别提到了用于传感器和催化剂的表面功能化技术，通过引入荧光团、催化活性中心等，使得原本普通的材料能够实现高度特异性的识别和高效的催化转化。这些例子让我深刻体会到，材料的性能不仅仅取决于其本体的化学组成，更与其表面的微观结构和化学环境息息相关。这本书的这一部分，无疑为我今后在设计智能材料和生物医用材料方面提供了宝贵的思路和技术指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对我而言，仿佛打开了一扇通往全新材料世界的大门，让我得以窥见那些隐藏在寻常物质之下的奇妙构造与合成奥秘。我清晰地记得，书中对于晶体生长动力学的探讨，简直是精妙绝伦。它没有停留在简单的理论描述，而是通过剖析不同晶面生长速率的差异，以及各种外在因素（如过饱和度、掺杂剂、表面活性剂等）如何影响晶体的形貌演变，构建了一个立体而生动的晶体生长模型。书中的插图，特别是那些描绘晶体不同生长阶段的示意图，以及用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）拍摄的真实晶体形貌照片，都极具冲击力，让我仿佛亲眼目睹了原子在三维空间中排列组合、构建出各种复杂而优美的晶体结构的壮丽过程。其中关于块体材料和纳米材料生长机制差异的对比分析，更是让我豁然开朗，深刻理解了尺度效应在材料形成过程中的重要性。我尤其对其中关于“取向生长”的章节印象深刻，作者通过详细的实验案例，展示了如何利用模板法、外延生长等策略，精确控制纳米晶体的取向，从而赋予材料特定的功能特性。这种对微观层面精准调控能力的追求，正是现代材料科学的核心魅力所在，而这本书恰恰将这种魅力展现得淋漓尽致，让我对材料的“创造”有了更深层次的认识。

评分☆☆☆☆☆

书中关于“纳米材料的可控组装与微纳器件构建”的章节，让我看到了材料合成在微电子和光电子领域的巨大潜力。我记得其中详细阐述了如何通过化学方法，将纳米颗粒、纳米线、纳米片等微纳结构，精确地排列组合，形成具有特定功能的微纳器件。作者以“自下而上”的策略为例，介绍了利用表面化学、模板诱导、静电吸引等方法，实现纳米结构的定向组装。书中还展示了如何将这些组装好的纳米结构，集成到微电子器件中，例如在纳米电子学中构建高性能的场效应晶体管，在光电子学中制备高效的太阳能电池和LED。我尤其对书中关于“光镊”和“电场辅助”等技术在纳米结构精确操控中的应用印象深刻，这些技术为实现复杂微纳器件的精细构筑提供了有力的工具。这本书的这一部分，无疑为我理解和设计下一代微纳电子器件提供了重要的理论和技术基础。

评分☆☆☆☆☆

书中关于“多组分复合材料的协同设计与合成”的部分，给我留下了极其深刻的印象。它不仅仅是简单地将不同材料混合在一起，而是强调了各组分之间相互作用、协同增效的重要性。我记得其中有一个章节，详细阐述了如何通过精确控制不同组分的尺寸、形貌和界面结构，来优化复合材料的宏观性能。作者以一种典型的“核壳结构”纳米复合材料为例，深入剖析了如何通过两步法或者一步法合成，来获得具有优异催化活性或传感性能的材料。书中还详细介绍了不同界面工程技术，如表面改性、化学键合等，如何有效地连接不同组分的界面，从而实现性能的最大化。我尤其对书中关于“自组装”策略在构建复杂复合结构中的应用印象深刻，作者通过生动的图示和实验数据，展示了如何利用分子间的弱相互作用力，引导不同组分自发地形成有序的纳米结构。这种对材料结构与性能之间关系的深刻洞察，以及对复杂结构精准可控的合成策略，都让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书在“高通量材料合成与筛选”方面的论述，给我打开了新的视野。我记得其中详细介绍了利用自动化和并行化技术，快速制备和评估大量材料的方法。作者以薄膜材料为例，展示了如何利用“多靶材共蒸发”或“喷墨打印”等技术，在单块基底上制备出不同组分、不同结构的薄膜阵列。随后，结合自动化的高通量测试设备，可以快速评估这些薄膜的电学、光学、磁学等性能。书中还介绍了“机器学习”和“人工智能”在材料设计和筛选中的应用，通过对海量实验数据的分析，预测具有潜在应用价值的新材料。这种将实验技术与计算方法相结合，极大地提高了材料研发的效率和成功率。我特别对书中关于“材料基因组计划”的介绍印象深刻，它旨在通过数据驱动的方式，加速新材料的发现和开发。这本书的这一部分，让我深刻体会到，未来的材料科学研究将更加注重效率和智能化。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一大亮点，在于其对“绿色化学合成”理念的贯穿。我记得书中有一个章节，专门探讨了如何在材料合成过程中减少对环境的负面影响。作者列举了许多具体的例子，比如使用水作为溶剂代替有机溶剂，采用催化剂来降低反应温度和能耗，以及开发可再生原料作为合成前驱体。我印象最深的是关于“原子经济性”的讨论，作者详细解释了如何通过优化反应路径，最大程度地将原料转化为目标产物，从而减少副产物的生成和废弃物的排放。书中还介绍了一些创新的绿色合成技术，例如微波辅助合成、超声波辅助合成等，这些技术不仅能够提高反应效率，还能显著降低能耗和污染。我特别喜欢书中关于“生物基材料”合成的介绍，作者展示了如何利用生物质资源，通过化学转化，制备出高性能、可降解的环保材料。这些内容让我看到了材料科学在可持续发展中的巨大潜力，也让我更加坚信，未来的材料合成必将朝着更加环保、高效的方向发展。

评分☆☆☆☆☆

我尤其对书中关于“材料表征技术在合成过程中的应用”的论述印象深刻。它并没有将表征技术仅仅视为对最终产物的检测手段，而是将其融入到合成过程的每一个环节，作为指导和优化合成策略的关键工具。我记得书中详细介绍了扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等常用表征技术，并结合具体的合成实例，讲解了如何利用这些技术来监测反应进程、分析产物结构、优化合成条件。例如，书中在介绍一种新型氧化物纳米粉体制备时，就详细阐述了如何通过SEM观察颗粒的形貌和尺寸分布，通过XRD分析晶体的相结构和结晶度，通过FTIR表征表面官能团的变化。这些表征结果不仅帮助研究人员验证了合成的成功与否，更重要的是，它们提供了宝贵的反馈信息，指导研究人员调整反应温度、时间、试剂配比等参数，以获得性能更优的材料。这种“合成-表征-优化”的循环反馈机制，是实现高效、精准材料合成的关键，而这本书对此进行了详尽而生动的阐述。

评分☆☆☆☆☆

我对书中关于“特殊形貌纳米材料的合成与应用”的讲解留下了尤为深刻的印象。它不仅仅满足于合成简单的球形或棒状纳米颗粒，而是深入探讨了如何精确控制纳米材料的形貌，以赋予其独特的性能。我记得其中有一部分，详细介绍了如何通过改变结晶条件、引入特定添加剂，来获得具有星形、多孔、空心等特殊结构的纳米颗粒。作者以“星形纳米颗粒”为例，详细阐述了其在催化、药物缓释和生物成像等领域的潜在应用，并给出了具体的合成方法和表征数据。书中还展示了如何通过“模板法”或“模板去除法”，来制备具有特定内部结构的纳米材料，例如“空心纳米球”和“多层纳米管”。这些特殊形貌的纳米材料，往往具有更大的比表面积、更低的密度或者更强的光学活性，从而在诸多领域展现出优于传统形貌材料的性能。这本书的这一部分，让我看到了材料合成的无限可能性，以及形貌调控在材料性能提升中的关键作用。

评分☆☆☆☆☆

我最近读完了一本关于材料合成化学的书，虽然这本书没有在我手上，但我对它留下了深刻的印象，特别是它在材料合成方面的详尽阐述。我记得其中有一个章节，详细讲解了如何利用溶胶-凝胶法制备纳米颗粒。作者不仅深入浅出地解释了溶胶-凝胶过程的每一个步骤，从前驱体的选择、水解、缩合到凝胶的形成和干燥，还引用了大量的实验数据和图谱来佐证理论。特别是关于如何控制前驱体浓度、pH值以及反应温度对纳米颗粒尺寸、形貌和结晶度的影响，我学习到了很多。书里还给出了几个具体的实例，比如如何通过改变反应条件来合成不同粒径的二氧化钛纳米颗粒，用于光催化等应用。这些实例的细节非常丰富，包括具体的试剂配比、反应时间、后处理方法等等，让我能够清晰地想象出整个实验过程。对于我这样一个正在进行纳米材料合成研究的科研工作者来说，这些信息无疑是极其宝贵的。我尤其欣赏作者在解释复杂概念时所采用的类比和图示，这使得即使是初学者也能快速掌握核心要点。这本书让我意识到，材料合成并非一蹴而就，而是需要对化学反应机理、物理过程以及实验细节有深入的理解和精准的控制。它不仅仅是一本教科书，更像是一个经验丰富的导师，循循善诱地引导我走向材料合成的殿堂。