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探析固体无机化学研究进展情况核心期刊发表

  摘要:无机化学是除碳氢化合物及其衍生物外,对所有元素及其化合物的性质和它们的反应进行实验研究和理论解释的科学,是化学学科中发展最早的一个分支学科。文章发表在《中国传媒科技》上,是无机化学方向论文范文,供同行参考。

  关键词:固相化学,无机合成,无机材料,应用

  无机化学 ,英文为 Inorganic Chemistry,是研究无机物质的组成、性质、结构和反应的科学,它是化学中最古老的分支学科。无机物质包括所有化学元素,不含碳元素的纯净物和其他几种的简单的碳化合物(除二氧化碳、一氧化碳、碳酸、二硫化碳、碳酸盐、KSCN等简单的碳化合物仍属无机物质外,其余均属于有机物质)。

  固体无机化学是跨越无机化学、固体物理、材料科学等学科的交叉领域,尤如一个以固体无机物的“结构”、“物理性能”、“化学反应性能”及“材料”为顶点的四面体,是当前无机化学学科十分活跃的新兴分支学科。近些年来,该领域不断发现具有特异性能及新结构的化合物,如高温超导材料、纳米相材料、C60等,一次又一次地震撼了整个国际学术界。

  中国化学会于20世纪70年代末成立了固体无机化学和合成化学专业组,从此在有关高等院校和研究所内开展了大量的基础性和应用基础性研究工作,取得了一批举世瞩目的研究成果,向信息、能源等各个应用领域提供了各种新材料,为我国的社会主义现代化建设作出了贡献。同时,许多高校相应开设了“固体化学”选修课,出版了编著或翻译的教材;1998年,出版了韩万书主编的《中国固体无机化学十年进展》一书;自从1986年召开了第一届全国固体无机化学和合成化学学术讨论会以来,迄今已召开了6次,这些活跃的教学和学术活动推动了固体无机化学的教学、科研、人才培养以及把科研成果转化为生产力等方面的发展。

  1 固体无机化合物的制备及应用

  固体无机化合物材料的制备大多是利用高温固相反应,这些反应难以控制,能耗大,成本高。为此,发展了其它各种合成方法,如前体法、置换法、共沉淀法、熔化法、水热法、微波法、气相输运法、软化学法、自蔓延法、力化学法、分子固体反应法(包括固相有机反应和固相配位化学反应)等。

  1.1 光学材料的研究

  石春山等[4]研究出一种组成为BaLiF3:Eu2+、具有存储X-射线辐射能以及热释发光和光激励发光性质的氟化物晶体,很有希望成为一种性能更加优越的新型X-射线存储材料。王世华、赵新华等[5]发现EuI2和CsSmI3在高压下皆有相变化,并已将此研究成果用于电光源材料。

  1.2 多孔晶体材料的研究

  庞文琴等[8]还系统研究了介孔分子筛的不同合成途径,首创了湿凝胶加热合成法[9]及干粉前驱体灼烧合成法合成MCM-41。她们还开发了双硅源法并成功合成了丝光沸石大单晶体;在非碱性介质中利用F-离子作矿化剂,成功合成了一系列高硅沸石分子筛大单晶体及一些笼形氧化硅大单晶。

  1.3 纳米相功能材料及超微粒的研究

  近几年来,我国科学家在纳米管和其它功能纳米材料研究方面,取得了具有重要影响的7项成果,引起国际科技界的很大关注。范守善等首次利用碳纳米管成功地制备出GaN一维纳米棒,并提出了碳纳米管限制反应的概念,该项成果成为1997年Science杂志评选出的十大科学突破之一;他们还与美国斯坦福大学戴宏杰教授合作,在国际上首次实现硅衬底上的碳纳米管阵列的自组装生长,推进了碳纳米管在场发射和纳米器件方面的应用研究。

  洪广言等应用醇盐法制备了十几种稀土氢氧化物、氧化物的超微粉;用络合-沉淀法制备了超微Y2O3粉;运用溶胶-凝胶法制备了CeO2纳米晶及多种稀土复合氧化物超微粉;运用共沉淀法制备了铝酸镧超微粉;采用乙二醇为溶剂和络合剂制备的PbTiO3超微粉,比传统固相反应合成温度降低了约230℃[13]。

  1.4 无机膜与敏感材料的研究

  孟广耀等[12]利用高温熔盐离子交换法获得固体电解质Ag+-β″-Al2O3,设计并发展了全固态SOx传感器;中国科技大学气敏传感器实验室还研制了CO、C2H2、C2H4等多种气敏传感器,有的已达国际先进水平。彭定坤等[13]建立了先进而有效的溶胶-凝胶工艺,制得了γ-Al2O3超微粉及Y2O3稳定的ZrO2膜;通过不同溶剂中的溶胶-凝胶过程,研制了有支撑体和无支撑体的TiO2膜。

  1.5 电、磁功能材料的研究

  苏勉曾、林建华等用软化学方法合成一系列稀土-过渡金属间化合物[14],制得了10余种满足制备稀土永磁粘结磁体要求的金属间化合物。任玉芳等合成了300多种不同组成的稀土与Ti、 V、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Mo、 W、 Ir、 In、 Sn的复合氧化物及稀土复合硫化物,稀土复合氟化物,稀土磷化物;研究了它们的结构和性质,光电、热电、气敏、热敏、磁敏等传感性质,快离子导电性质、超导性质及影响电性的规律;并研究开发了这些性质的应用。1987年,任玉芳等[15]在国际上较早提出临界温度为90.4K的掺银的Y-Ba-Cu-Ag-O超导材料。

  1.6 C60及其衍生物的研究

  1990年底,中国科学院化学研究所和北京大学开始C60团簇的合成实验研究[16],尔后国内10余个单位相继开展了C60的研究,取得了很好的结果,如首先在国际上建立了重结晶分离C60和C70的方法;在国内首次获得了K3C60和Rb3C60超导体,达到了当时的国际先进水平;发现在阴极中掺杂Y2O3可以大大提高阴极沉积物中等碳纳米管的含量;首先报道了直接氧化C60含氮化合物的研究成果等。

  2 室温和低热固相化学反应

  从固体无机化学的发展过程来看,固相反应尤其是高温固相反应一直是人们制备新型固体材料的主要手段之一。但长期以来,由于传统的材料主要涉及一些高熔点的无机固体,如硅酸盐、氧化物、金属合金等,通常合成反应多在高温进行,所得的是热力学稳定的产物,而那些介稳中间物或动力学控制的化合物往往只能在较低温度下存在,它们在高温时分解或重组成热力学稳定产物。为了得到介稳态固相反应产物,扩大材料的选择范围,有必要降低固相反应温度。

  化学核心期刊发表须知:《中国传媒科技》诞生于1993年,是由中国新闻技术工作者联合会创刊,新华社主办的目前国内面向传媒行业及相关厂商一本综合类实用型科技刊物。从创刊之日起,她就以专业服务中国百万新闻工作者为己任,立志成为中国最好的传媒科技杂志。

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