固体无机化合物的制备及应用

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。
　　
　　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、溶化法、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。其中，近年来提出的软化学合成方法最为突出，它力求在中低温或溶液中使起始反应物在分子态尺寸上均匀混合，进行可控的一步步反应，经过生成前驱或中间体，最后生成具有指定组成、结构和形貌的材料。
　　
　　1、光学材料的研究
　　
　　苏勉曾等用均相沉淀法在水溶液中合成了氟氯化钡铕（Ⅱ），经过处理后制得无余辉、发光性能良好的多晶体。用这种多晶体制成的高速增感屏，其增感因素是钨酸钙中速屏的4~5倍，已被全国2000所医院使用。1983年，苏勉曾等在系统研究氟卤化物的X-射线发光及紫外发光现象的过程中，发现了BaFX：Eu2+晶体经X-射线辐射后着色的现象，开始注意到晶体中色心生成，并于1984年开始研究晶体的X-射线诱导的光激励光现象及发光机理，用光激励发光材料制成了图像板，作为X-射线的面探测器。
　　
　　苏镪等用溶胶-凝胶-凝胶法合成一系列的稀土硅酸盐和铝酸盐等固体纯相发光材料，使合成温度降低了150~3000C；用燃烧法合成了发蓝光的多铝酸盐BaMgAl10O17：Eu2+和发绿光的Ce0.57Tb0.33MgAl12O20..5荧光体，该法具有反应时间很短，不需要还原性气氛保护，使用炉温从15000C降到6000C，节能效果显著等优点；他们首次发现，在空气中当以3价离子Sm3+，Eu3+和Yb3+不等价部分取代碱土硼酸盐SrB4O7中的Sr2+时，可使掺入的3价稀土离子还原为2价，此项工作于1993年发表后，立即引起国际同行的注意。苏镪等还根据观察到有关Dy3+的发光规律和敏化方式，合成一些掺Dy3+的发白光的材料，制成光通量超过我国部颁标准的汞灯。
　　
　　2、多孔晶体材料的研究
　　
　　徐如人、庞文琴等在水热法合成各种类型分子筛的基础上，发展了溶剂热合成法，利用前驱体和模板剂，制备了一系列水热技术无法合成的新型磷酸盐及砷酸盐微孔晶体，所合成的JDF-20是目前世界上孔中最大的微孔磷酸铝；1989年，徐如人、冯守华等首次报道了微孔硼铝酸盐的合成和性质，之后，又获得了一系列新型微孔硼铝氯氧化物。其中硼的配位数可取4也可取3，但不会高于4；铝、镓、铟的配位数大多超过4，有的甚至达到6。所有这些都突破了传统分子筛纯粹由四面体结构基元构成的概念，为开发新型结构特征的微孔材料提供了丰富的实验依据。
　　
　　庞文琴等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。
　　
　　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。解思深等利用化学气相法制备纯净碳纳米管技术，合成了大面积定向纳米管陈列，该项工作发表在1996年的Science上；他们还利用改进后的基底，成功地控制了碳纳米管的生长模式，大批量地制备出长度为2~3mm的超长定向纳米碳管，该项工作发表于1998年的Nature上。张立德等应用溶胶-凝胶与碳热还原相结合的方法及纳米液滴外延等新技术，首次合成了准一维纳米丝和纳米电缆，在国际上受到高度重视。钱逸泰等用γ-射线辐射法或水热法及两者的结合，成功地制备出各种纳米粉；用溶剂热合成技术首次在3000C左

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