天津大學精細合成化學無機部分Ch-1概論課件

1、無機合成化學無機合成化學李孝增李孝增 無機合成化學研究為近年來新材料的發(fā)展做無機合成化學研究為近年來新材料的發(fā)展做出了突出貢獻。出了突出貢獻。 無機合成化學研究的繁榮為有關工作者提供無機合成化學研究的繁榮為有關工作者提供了科學發(fā)現(xiàn)的大好機會。了科學發(fā)現(xiàn)的大好機會。2010年年SCI引文桂冠得主引文桂冠得主 Susumu Kitagawa Susumu Kitagawa美合成美合成細胞材料學院副院長兼日細胞材料學院副院長兼日本京都大學合成化學及生本京都大學合成化學及生物化學系教授物化學系教授 設計和開發(fā)多孔金屬設計和開發(fā)多孔金屬- -有機骨架有機骨架( (配位聚合配位聚合物物) )，其應用包括氫

2、，其應用包括氫氣與甲烷的存儲、氣與甲烷的存儲、氣體凈化和氣體分氣體凈化和氣體分離、手性異構體的離、手性異構體的拆分、離子交換等拆分、離子交換等 Omar M. Yaghi Omar M. Yaghi美國加州美國加州大學洛杉磯分校大學洛杉磯分校 化學和化學和生物化學系生物化學系 06年前的年前的10年時間內，大陸學者在年時間內，大陸學者在Angew. Chem. Int. Ed. 上共發(fā)表論文上共發(fā)表論文44篇，其中無機篇，其中無機化學領域的專家發(fā)表以無機合成為主的論文化學領域的專家發(fā)表以無機合成為主的論文18篇，占篇，占41%；大陸無機化學學者學者在；大陸無機化學學者學者在J. Am. Che

3、m. Soc. 上發(fā)表論文上發(fā)表論文11篇；有機化學領域篇；有機化學領域的專家，在的專家，在Angew. Chem. Int. Ed. 上共發(fā)表上共發(fā)表論文論文8篇；在篇；在J. Am. Chem. Soc. 上發(fā)表論文上發(fā)表論文14篇，篇， 中國科技大學錢逸泰研究小組在苯中中國科技大學錢逸泰研究小組在苯中280下將下將GaCl3和和Li3N反應制得納米反應制得納米GaN的工作發(fā)表在的工作發(fā)表在Science上，審稿人評價為上，審稿人評價為“文章報道了文章報道了兩個激動兩個激動人心的研究成果人心的研究成果：在非常低的溫度下：在非常低的溫度下苯熱苯熱制備了制備了結晶結晶GaN；觀察到以前只在超高

4、壓下才出現(xiàn)的亞；觀察到以前只在超高壓下才出現(xiàn)的亞穩(wěn)的立方巖鹽相。穩(wěn)的立方巖鹽相?！?2010年自然科學二等獎初評通過項目年自然科學二等獎初評通過項目 (3項/35項） 新型稀土雜化及納米復合光電功能材料的基礎研究及應用探索 張洪杰，武志堅，張思遠，蘇 鏘 復雜形態(tài)和結構的無機功能材料的構筑、自組裝原理及性能研究 俞書宏，楊 劍，劉 標，郭曉輝，崔先進 超細單壁納米碳管的制備及其特性研究 湯子康，王 寧，陳子亭，張西祥，沈 平 2008年自然科學二等獎年自然科學二等獎功能納米材料的合成、結構、性能及其應用探索研究李亞棟(清華大學) 2008年二自然科學等獎年二自然科學等獎 新型規(guī)則納米孔材料的分

5、子工程新型規(guī)則納米孔材料的分子工程裘式綸裘式綸 本項目屬無機合成化學領域研究。本項目在開發(fā)新型本項目屬無機合成化學領域研究。本項目在開發(fā)新型規(guī)則納米孔材料合成與制備的方法和路線，探索材料的規(guī)則納米孔材料合成與制備的方法和路線，探索材料的生長與形成機制，結構和功能的內在關系，總結材料合生長與形成機制，結構和功能的內在關系，總結材料合成的規(guī)律，指導新型規(guī)則納米孔材料的設計合成，并且成的規(guī)律，指導新型規(guī)則納米孔材料的設計合成，并且以其為主體和模板組裝制備了復合功能材料，進行吸附以其為主體和模板組裝制備了復合功能材料，進行吸附分離、儲氫、藥物緩釋、酶的固定化、催化等應用基礎分離、儲氫、藥物緩釋、酶的固

6、定化、催化等應用基礎研究方面進行大量系統(tǒng)的研究工作。研究方面進行大量系統(tǒng)的研究工作。 化學配位鍵聯(lián)方式與金屬有機骨架（化學配位鍵聯(lián)方式與金屬有機骨架（MOF）結構、）結構、功能。以功能為導向，通過合成或選取恰當構型有機配功能。以功能為導向，通過合成或選取恰當構型有機配體，進行具有手性孔道，籠、大孔道分子篩拓撲結構等體，進行具有手性孔道，籠、大孔道分子篩拓撲結構等MOF的合成?？偨Y配位鍵聯(lián)方式、結構、功能三者內的合成?？偨Y配位鍵聯(lián)方式、結構、功能三者內在關聯(lián)規(guī)律，提高手性拆分效率和儲氫質量。在關聯(lián)規(guī)律，提高手性拆分效率和儲氫質量。 碳硼烷及其金屬碳硼烷的合成、結構和反碳硼烷及其金屬碳硼烷的合成、

7、結構和反應應 謝作偉謝作偉(香港中文大學香港中文大學) 20072007年自然科學二等獎年自然科學二等獎 配合物控制合成與晶體工程方法基礎研究配合物控制合成與晶體工程方法基礎研究陳小明陳小明功能金屬功能金屬配合物與配位聚合物配合物與配位聚合物研究是二十年來國研究是二十年來國內外化學研究的重要前沿之一，屬于無機化學、有機化內外化學研究的重要前沿之一，屬于無機化學、有機化學、物理化學與材料化學的交叉領域。由于金屬離子配學、物理化學與材料化學的交叉領域。由于金屬離子配位結構及有機配體結構豐富多彩，位結構及有機配體結構豐富多彩，功能金屬配合物與配功能金屬配合物與配位聚合物的分子設計、控制合成是當前和長

8、期的奮斗目位聚合物的分子設計、控制合成是當前和長期的奮斗目標標，本項目圍繞這個基本科學問題，本項目圍繞這個基本科學問題，通過合理分子設計、通過合理分子設計、選擇金屬離子和有機配體、控制反應條件，組裝了選擇金屬離子和有機配體、控制反應條件，組裝了300300余種新型功能金屬配合物和配位聚合物，實現(xiàn)了系列配余種新型功能金屬配合物和配位聚合物，實現(xiàn)了系列配（聚）合物分子的控制合成與定向組裝，并完成系統(tǒng)的（聚）合物分子的控制合成與定向組裝，并完成系統(tǒng)的結構、光電磁性質與穩(wěn)定性等研究。結構、光電磁性質與穩(wěn)定性等研究。2006年度國家自然科學獎一年度國家自然科學獎一 等等 獎獎金屬配合物中多重鍵的反應性研

9、究金屬配合物中多重鍵的反應性研究支志明支志明 (香港大學香港大學) 論文發(fā)表在德國論文發(fā)表在德國應用化學應用化學，美國化學會美國化學會志志，美國，美國化學評論化學評論，美國，美國科學科學，美美國科學院院報國科學院院報等。主要論文被他引超過等。主要論文被他引超過3100次。次。35次在國際權威化學會議上作大會報告或邀請報次在國際權威化學會議上作大會報告或邀請報告，告，2次被邀請在次被邀請在IUPAC國際配位化學會議作大會國際配位化學會議作大會報告。報告。 在論文被引用上，根據(jù)SCISCI的統(tǒng)計，1996-1996-20062006年間，支支教授在全世界化學家中排名135135位，是世界前0.02

10、%0.02%的化學家。 支教授帶領香港無機化學和光化學研究成為世界卓著領域，成功證明無機化學和合成化學在化學生物學和化學-工程-物理交叉學科發(fā)展的重要。2006 年度國家自然科學獎二等獎年度國家自然科學獎二等獎磁性金屬配合物的設計、結構與性質磁性金屬配合物的設計、結構與性質 高松高松 設計合成了系列新型分子磁體，特別是異金屬磁體、混橋雜化磁體、 “三原子單橋”構筑的分子弱鐵磁體，手性磁體和微孔磁體等，系統(tǒng)研究了其磁構關系，為設計新型分子磁體提供了新的思路和方法。 設計合成了國際上首例同自旋“單鏈磁體”；在近似單離子狀態(tài)的順磁離子體系，發(fā)現(xiàn)場依賴的磁弛豫現(xiàn)象。該發(fā)現(xiàn)有助于揭示分子磁性的量子本質。

11、20062006年度國家自然科學獎二年度國家自然科學獎二 等等 獎獎開放骨架磷酸鋁新結構類型的開拓開放骨架磷酸鋁新結構類型的開拓 徐如人 開放骨架結構磷酸鋁是繼沸石分子篩后最為重要的分子篩催化材料， 是具有廣闊前景的先進功能材料的基質。本研究開拓了系列新結構類型開放骨架磷酸鋁，帶動了開放骨架磷酸鹽的發(fā)展；創(chuàng)造了新型開放骨架磷酸鋁的設計與合成路線。本項成果在Acc. Chem. Res., Angew. Chem., Chem. Mater., Chem. Common.等期刊發(fā)表SCI檢索論文113篇，論文他引1073次。 20052005年度國家自然科學獎二年度國家自然科學獎二 等等 獎獎具

12、有特殊浸潤性（超疏水/超親水）的二元協(xié)同納米界面材料的構筑 江江 雷雷 09年年10月前部分論文月前部分論文Nature 1Nature nanotechnology 1Acc. Chem. Res., 1Angew. Chem. Int. Ed., 8J. Am. Chem. Soc. 11ADVANCED MATERIALS 23.2004 年度國家自然科學獎二年度國家自然科學獎二 等等 獎獎有序排列的納米多孔材料的有序排列的納米多孔材料的組裝組裝合成和功合成和功能化能化-趙東元趙東元 所屬科學技術領域所屬科學技術領域: :無機合成化學、催化化學、無機合成化學、催化化學、材料科學。材料科學

13、。 該項目基于納米和分子組裝化學、模板導向化學、該項目基于納米和分子組裝化學、模板導向化學、表面活性劑化學，研究和建立了微孔、介孔和多級有表面活性劑化學，研究和建立了微孔、介孔和多級有序分子篩材料的構筑方法，在材料形貌、孔結構和孔序分子篩材料的構筑方法，在材料形貌、孔結構和孔內活性位等幾個層次上，創(chuàng)立了內活性位等幾個層次上，創(chuàng)立了“酸堿對酸堿對”和電荷匹和電荷匹配理論，實現(xiàn)材料的定向合成和宏觀控制，并將所合配理論，實現(xiàn)材料的定向合成和宏觀控制，并將所合成的新材料用于催化、蛋白分離等領域。成的新材料用于催化、蛋白分離等領域。 2004 年度國家自然科學獎二年度國家自然科學獎二 等等 獎獎光電功能

14、配位化合物及其光電功能配位化合物及其組裝組裝游效曾游效曾 該項目屬于化學中的配位化學。通過超分子組裝和該項目屬于化學中的配位化學。通過超分子組裝和電荷轉移作用原理的統(tǒng)一觀點，以具有光、電、熱、電荷轉移作用原理的統(tǒng)一觀點，以具有光、電、熱、磁等物理功能在材料和信息等高新技術領域有應用前磁等物理功能在材料和信息等高新技術領域有應用前景的體系為導向，重視合成化學、固體物理、材料科景的體系為導向，重視合成化學、固體物理、材料科學和生物科學等其它學科的相互交叉學和生物科學等其它學科的相互交叉. . 2004 年度國家自然科學獎二年度國家自然科學獎二 等等 獎獎若干新型光功能材料的基礎研究和若干新型光功能

15、材料的基礎研究和應用探索應用探索沈家聰沈家聰 該項目屬于化學與材料等領域。該項目屬于化學與材料等領域。 設計、構筑了四大類五十余種無機、無機設計、構筑了四大類五十余種無機、無機/ /無機、無機、無機無機/ /有機光致變色材料。在國際上首次利用超分有機光致變色材料。在國際上首次利用超分子化學的方法成功制備了變色性能良好的無機子化學的方法成功制備了變色性能良好的無機/ /有有機復合薄膜材料，提出了電子機復合薄膜材料，提出了電子/ /質子轉移的變色新質子轉移的變色新機理。機理。 金屬金屬-有機骨架有機骨架（Metal-Organic Frameworks，簡 稱 為簡 稱 為 M O F s ） 材

16、 料 ， 又 稱 為） 材 料 ， 又 稱 為 配 位 聚 合 物配 位 聚 合 物 （Coordination Polymers）等，是指等，是指“由配體與由配體與金屬離子通過配位鍵金屬離子通過配位鍵連接形成的無限網(wǎng)絡狀聚合連接形成的無限網(wǎng)絡狀聚合物材料物材料”，屬于，屬于“無機無機-有機雜化材料有機雜化材料”。 當前當前, 金屬金屬-有機骨架（有機骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs, 配位聚合物配位聚合物 -Coordination Polymers）材料是化學、能源、環(huán)境和材料等多）材料是化學、能源、環(huán)境和材料等多學科共同關注的研究熱點和前沿，有關研究的結學

17、科共同關注的研究熱點和前沿，有關研究的結果被大量發(fā)表在果被大量發(fā)表在 Science、Nature、Nature Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc. 等國際頂級期刊上。等國際頂級期刊上。 這類材料在能源、環(huán)這類材料在能源、環(huán)境污染治理、納米材料、光電功能材料、醫(yī)藥、境污染治理、納米材料、光電功能材料、醫(yī)藥、化工等很多領域具有廣闊的應用前景，有望在解化工等很多領域具有廣闊的應用前景，有望在解決人類社會所面臨的許多重大問題的過程中發(fā)揮決人類社會所面臨的許多重大問題的過程中發(fā)揮重要作用。重要作用。 將氫能用在汽車上是解決石油緊缺的重要途徑，將

18、氫能用在汽車上是解決石油緊缺的重要途徑，設計燃料箱，即氫氣的存儲則是其關鍵問題，目設計燃料箱，即氫氣的存儲則是其關鍵問題，目前解決這一問題的方法效果都不理想。前解決這一問題的方法效果都不理想。 新近文獻報道了一種新近文獻報道了一種MOFs多孔材料，在多孔材料，在77K時時不加壓條件下，其部分區(qū)域可以比迄今為止任何不加壓條件下，其部分區(qū)域可以比迄今為止任何材料吸附更多的氫，這為氫能的廣泛應用展示了材料吸附更多的氫，這為氫能的廣泛應用展示了光明的前景。光明的前景。Y. Liu, H. Kabbour, C. M. Brown, D. A. Neumann, C. C. Ahn. Langmuir,

19、 2008, 24, 4772.MOF-74結構中存儲著管狀的重氫分子?；疑Y構中存儲著管狀的重氫分子?；疑硖荚?，藍色代表鋅離子，綠色代表重氫（氘）表碳原子，藍色代表鋅離子，綠色代表重氫（氘）分子。分子。 Zhao B, Cheng P, Dai Y, et al.A nanotubular 3D coordination polymer . ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 42 (8): 934-936。 2003 Times Cited: 249 Zhao B, Cheng P, Chen XY, et al.Design and s

20、ynthesis of 3d-4f metal-based zeolite-type materials with a 3D nanotubular structure encapsulated water pipe JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 126 (10): 3012-3013 MAR 17 2004 Times Cited: 302 Zhao B, Chen XY, Cheng P, et al.Coordination polymers containing 1D channels JOURNAL OF THE AMERICAN

21、CHEMICAL SOCIETY 126 (47): 15394-15395 DEC 1 2004 Times Cited: 262 Optical, electronic, materials Eu2O3 + MnCO3 + MnSO4H2O + PDA Eu(PDA)3Mn1.5(H2O)33.25H2On PDA = pyridine-2,6-dicarboxalic acidHydrothernal H2O/155 CZn2+-sensitive luminescent lanthanide probe: Emission spectra of the MOF in DMF (10-3

22、 M) at room temperature (excited at 287 nm) in the presence of 0-3 equiv of Zn2+ ions with respect to the MOF , respectively: black, no addition; red, 1 equiv; blue, 2 equiv; green, 3 equiv. ions. Luminescent intensity of the MOF at 618 nm in DMF at room temperature upon the addition of Zn2+, Ca2+,

23、or Mg2+ ions (excited at 287 nm). Cations were added as ZnCl2, CaCl2, or MgCl2.1.徐如人.龐文琴.霍啟升 出版社：高等教育出版社 出版日期：2009/2/1 主要參考書：主要參考書： 2. 2. 徐如人、龐文琴主編，無機合成徐如人、龐文琴主編，無機合成與制備化學，高等教育出版社，與制備化學，高等教育出版社，20012001年年6 6月第一版。月第一版。 3. 3. 劉海濤等編著，無機材料合成，劉海濤等編著，無機材料合成，化學工業(yè)出版社，化學工業(yè)出版社，20032003年年8 8月第一版。月第一版。 第一章第一章 概

24、論概論1-1 1-1 基本內容、基本問題基本內容、基本問題 有機合成有機合成: : 加工分子加工分子, ,改變分子結構，以獲得具有改變分子結構，以獲得具有需要的物質（分子）。反應點少，化學鍵破壞的數(shù)目需要的物質（分子）。反應點少，化學鍵破壞的數(shù)目和形成數(shù)目少，一步接一步地按順序進行合成、分離。和形成數(shù)目少，一步接一步地按順序進行合成、分離。常常不可逆。常常不可逆。 無機合成無機合成: : 加工原料加工原料, ,改變聚集狀態(tài)、物相、以獲改變聚集狀態(tài)、物相、以獲得具有需要性能的物質（聚集狀態(tài)、物相）。反應點得具有需要性能的物質（聚集狀態(tài)、物相）。反應點多，化學鍵破壞的數(shù)目和形成數(shù)目多，多點反應自動

25、多，化學鍵破壞的數(shù)目和形成數(shù)目多，多點反應自動完成，無須多次分離。常常是可逆的。完成，無須多次分離。常常是可逆的。 無機合成與制備化學的主要研究內容無機合成與制備化學的主要研究內容: : (1) (1)新的合成反應、新的合成方法、新的合成技術新的合成反應、新的合成方法、新的合成技術及相關反應機理的研究及相關反應機理的研究; ; (2) (2)制備新的化合物、新的聚集態(tài)、新材料，創(chuàng)造制備新的化合物、新的聚集態(tài)、新材料，創(chuàng)造新型結構，尋求物質多樣性。新型結構，尋求物質多樣性。 新的合成反應：新的合成反應： CH3CH2OH + Mg C(nanotube) + MgO + H2新的合成方法和新的合

26、成技術：新的合成方法和新的合成技術： 開發(fā)出一條新的合成路線或技術，往往能夠開發(fā)出一條新的合成路線或技術，往往能夠帶動一大批新物質和新材料的出現(xiàn)，如溶膠帶動一大批新物質和新材料的出現(xiàn)，如溶膠- -凝凝膠合成路線的提出，為納米態(tài)與納米復合材料，膠合成路線的提出，為納米態(tài)與納米復合材料，玻璃態(tài)與玻璃復合材料，陶瓷與陶瓷基復合材料，玻璃態(tài)與玻璃復合材料，陶瓷與陶瓷基復合材料，纖維及其復合材料，無機膜與復合膜，溶膠與超纖維及其復合材料，無機膜與復合膜，溶膠與超細微粒，微晶，表面摻雜以及雜化材料等的開發(fā)細微粒，微晶，表面摻雜以及雜化材料等的開發(fā)與新物種的出現(xiàn)起了極其重要的作用。與新物種的出現(xiàn)起了極其重要

27、的作用。 復雜和特殊結構無機物的高難度合成，如團簇、復雜和特殊結構無機物的高難度合成，如團簇、層狀化合物及其特定的多型體層狀化合物及其特定的多型體 ( (Polytypes)Polytypes)、各類層各類層間的嵌插間的嵌插( (intercalation)intercalation)結構及多維結構的無機物。結構及多維結構的無機物。 研究特殊聚集態(tài)的合成，如超微粒、納米態(tài)、微研究特殊聚集態(tài)的合成，如超微粒、納米態(tài)、微乳與膠束、無機膜、非晶態(tài)、玻璃態(tài)、陶瓷、單晶、乳與膠束、無機膜、非晶態(tài)、玻璃態(tài)、陶瓷、單晶、晶須、微孔晶體等。晶須、微孔晶體等。 在極端條件下，如超高壓、超高溫、超高真空、在極端條

28、件下，如超高壓、超高溫、超高真空、超低溫、強磁場、電場、激光、等離子體等，可能得超低溫、強磁場、電場、激光、等離子體等，可能得到多種多樣的在一般條件下無法得到的新化合物、新到多種多樣的在一般條件下無法得到的新化合物、新物相和新物態(tài)。物相和新物態(tài)。 如在高真空、無重力的宇宙空間條件下的無機合如在高真空、無重力的宇宙空間條件下的無機合成，可能會合成出沒有位錯的高純度晶體。成，可能會合成出沒有位錯的高純度晶體。 進行無機合成研究需要具備必要的合成化學基礎進行無機合成研究需要具備必要的合成化學基礎: : 包括化學物質的物理性質、反應性、反應規(guī)律，它包括化學物質的物理性質、反應性、反應規(guī)律，它們與結構間

29、的關系，以及熱力學、動力學等基本化學們與結構間的關系，以及熱力學、動力學等基本化學原理和規(guī)律的運用等。對各種無機物的一般合成路線原理和規(guī)律的運用等。對各種無機物的一般合成路線的基本模式有所了解。的基本模式有所了解。 合金、金屬陶瓷型二元化合物（合金、金屬陶瓷型二元化合物（C C、N N、B B、SiSi等的等的化合物），酸、堿、鹽，配合物，金屬有機化合物，化合物），酸、堿、鹽，配合物，金屬有機化合物，團簇與原子簇化合物，多聚酸和多聚堿類，無機膠態(tài)團簇與原子簇化合物，多聚酸和多聚堿類，無機膠態(tài)物質，中間態(tài)或低價化合物，非化學計量比化合物，物質，中間態(tài)或低價化合物，非化學計量比化合物，無機高聚物及

30、標記化合物等。無機高聚物及標記化合物等。 應當通過系統(tǒng)地閱讀有關書籍和文獻資料應當通過系統(tǒng)地閱讀有關書籍和文獻資料 1.1.對所用原料、溶劑、技術方法有充分了解；對所用原料、溶劑、技術方法有充分了解； 2.2.對文獻中提出的合成方法和條件以及所用的儀器對文獻中提出的合成方法和條件以及所用的儀器設備有較多的知識準備；設備有較多的知識準備； 3.3.在此基礎上理解與設計合成路線，減少選擇中的在此基礎上理解與設計合成路線，減少選擇中的盲目性；盲目性； 4.4.即使需要合成的是一個已知化合物，也須細致研即使需要合成的是一個已知化合物，也須細致研究有關文獻，在反應條件、試劑用量、溶劑種類等方究有關文獻，

31、在反應條件、試劑用量、溶劑種類等方面加以適當調整或改變。面加以適當調整或改變。 5.5.使合成方法符合反應規(guī)律、科學、巧妙。使合成方法符合反應規(guī)律、科學、巧妙。 6.6.充分閱讀文獻對后續(xù)工作中分析和解決遇到的問充分閱讀文獻對后續(xù)工作中分析和解決遇到的問題也很重要。題也很重要。 常規(guī)合成、常規(guī)合成、特殊條件下的合成、特殊條件下的合成、定向設計合成定向設計合成 1-2 1-2 合成方法與技術合成方法與技術 1. 1.高溫合成：高溫合成：獲得高溫的方法獲得高溫的方法 可達到的溫度可達到的溫度(K(K）各種高溫電阻爐各種高溫電阻爐 1273-3273 1273-3273聚焦爐聚焦爐 4000-600

32、0 4000-6000閃光放電閃光放電 大于大于42734273等離子體電弧等離子體電弧 20000 20000激光激光 10 105 5-10-106 6核裂變和核聚變核裂變和核聚變 10 106 6-10-109 9 2.2. 低熱固相合成低熱固相合成 低熱固相反應：反應溫度低于低熱固相反應：反應溫度低于100 100 C。 中熱固相反應：反應溫度中熱固相反應：反應溫度100-600 100-600 C。 高熱固相反應：反應溫度高于高熱固相反應：反應溫度高于600 600 C 每一類固相反應都有自己的特點，各有自己的每一類固相反應都有自己的特點，各有自己的優(yōu)勢。優(yōu)勢。 動力學控制的產(chǎn)物動力

33、學控制的產(chǎn)物( (不是熱力學控制的產(chǎn)物不是熱力學控制的產(chǎn)物) )。 固相反應與液相或溶液中的反應也不相同，相固相反應與液相或溶液中的反應也不相同，相同的反應物即使摩爾比相同產(chǎn)物也可能不同。同的反應物即使摩爾比相同產(chǎn)物也可能不同。 3. 3. 低溫合成低溫合成獲得低溫的方法獲得低溫的方法 可達到的溫度可達到的溫度(K(K）各種低溫?。ū鞣N低溫浴（冰+ +水；液氮）水；液氮） 273-77 273-77制冷機制冷機 常溫常溫-4.2-4.2液氦減壓蒸發(fā)液氦減壓蒸發(fā) 4.2-0.7 4.2-0.7 低溫下液氨中的反應低溫下液氨中的反應: : BClBCl3 3 + 6NH + 6NH3 3 B(N

34、H2)3 + 3NH+ 3NH4 4ClCl 4. 高壓合成高壓合成 高壓能夠有效地改變物質內部原子間的距離高壓能夠有效地改變物質內部原子間的距離和原子殼層狀態(tài)和原子殼層狀態(tài), , 被用于調節(jié)原子間距和作為被用于調節(jié)原子間距和作為信息探針等信息探針等. .有些現(xiàn)象、規(guī)律、物質、性能和材有些現(xiàn)象、規(guī)律、物質、性能和材料只能在高壓下產(chǎn)生。根據(jù)需要可在不同的壓料只能在高壓下產(chǎn)生。根據(jù)需要可在不同的壓力范圍內進行合成，從力范圍內進行合成，從1 MPa（約等于約等于10個大氣個大氣壓壓）到幾十個到幾十個GPa（1GPa約等于約等于1 1萬大氣壓萬大氣壓）。）。 高壓的產(chǎn)生高壓的產(chǎn)生: : 外界機械加載（

35、碰撞）外界機械加載（碰撞）, , 爆炸爆炸, , 強放電強放電 5. 電解合成電解合成 通過電解氧化或電解還原可以合成出多種類型與多通過電解氧化或電解還原可以合成出多種類型與多種聚集狀態(tài)的化合物和材料：金屬、合金、鍍層，高種聚集狀態(tài)的化合物和材料：金屬、合金、鍍層，高價和特殊高價化合物，含中間態(tài)或特殊低價化合物，價和特殊高價化合物，含中間態(tài)或特殊低價化合物，C、B、Si、P、S、Se等二元或多元金屬陶瓷型化合等二元或多元金屬陶瓷型化合物，非金屬元素間化合物，混合價態(tài)化合物等。物，非金屬元素間化合物，混合價態(tài)化合物等。 特點：特點： a. 能達到一般化學試劑不能達到的氧化和還原能力能達到一般化學

36、試劑不能達到的氧化和還原能力. b. 反應體系不會被反應物和產(chǎn)物污染反應體系不會被反應物和產(chǎn)物污染. . c. 能通過控制電勢和電極材料進行選擇性氧化或還能通過控制電勢和電極材料進行選擇性氧化或還原原, , 制備特定價態(tài)化合物制備特定價態(tài)化合物. 6. 溶膠溶膠- -凝膠合成法凝膠合成法 7. 7.水熱與溶劑熱合成法水熱與溶劑熱合成法 8. 晶體的合成方法晶體的合成方法 9. 配合物的合成方法配合物的合成方法 10. 超分子體系的合成方法超分子體系的合成方法- 利用非共價作用力的自組裝合成利用非共價作用力的自組裝合成 10. 從試錯法到材料設計（新物質的從試錯法到材料設計（新物質的定向合成定向

37、合成） 大量的化合物是在非設計的情況下被合成出來的。大量的化合物是在非設計的情況下被合成出來的。 有些僅僅是在將試劑簡單地混合在一起，施加一定有些僅僅是在將試劑簡單地混合在一起，施加一定的條件，如加熱加壓等，看有什么新的化合物生成的的條件，如加熱加壓等，看有什么新的化合物生成的情況下被合成出來的。情況下被合成出來的?！皊hake and bake, mix and wait and heat and beat” 也有些是在一定理論指導下進行設計合成，也有些是在一定理論指導下進行設計合成，但得到的產(chǎn)物或多或少與預期的結果有所不同的情但得到的產(chǎn)物或多或少與預期的結果有所不同的情況下被合成出來的。況

38、下被合成出來的。有的產(chǎn)物與預期的結果比較接近；有的產(chǎn)物與預期的結果比較接近；有的產(chǎn)物與預期的結果大不相同。有的產(chǎn)物與預期的結果大不相同。 上述非設計產(chǎn)物的獲得方法也是很重要的，上述非設計產(chǎn)物的獲得方法也是很重要的，甚至可以說是必不可少的，否則現(xiàn)在我們就不甚至可以說是必不可少的，否則現(xiàn)在我們就不可能有近五千多萬種不同的化合物這樣的物質可能有近五千多萬種不同的化合物這樣的物質寶庫。寶庫。 上述應用傳統(tǒng)的化學工作方法來開發(fā)具有特上述應用傳統(tǒng)的化學工作方法來開發(fā)具有特定結構與優(yōu)異性能的化合物所依靠的是從成千定結構與優(yōu)異性能的化合物所依靠的是從成千上萬種化合物中去篩選，需要把發(fā)展重心放在上萬種化合物中去篩選，需要把發(fā)展重心放在合成制備和發(fā)現(xiàn)新化合物上。這種傳統(tǒng)的方法合成制備和發(fā)現(xiàn)新化合物上。這種傳統(tǒng)的方法現(xiàn)在仍然是主要的方法