无机化学及固体无机化学物的应用

发展

    摘要；无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，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。

　　关键词：无机化学；现状；无机合成；制备化学研究

 

　　【分类号】：

H319 

　　一、无机合成与制备化学研究进展

 

　　无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位，是化学和材料科学的
基础学科。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面：

 

　　

1.1 极端条件合成。在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实

现通常条件下无法进行的合成，并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到
的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一
个重要分支。

 

　　

1.2 软化学合成。与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合

成与晶化，即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的
不易控制性，减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学

――即“软化学合成”，

正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点，因而在无机材料合成化
学的研究领域中占有一席之地。

 

　　

1.3 缺陷与价态控制。缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象，

也是决定和优化材料性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态
有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切，因此，缺陷与价态在合成中的控制显
然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关，因此，可通
过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。

 

　　

1.4 计算机辅助合成。计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模

拟过程。国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库，再在系统研究其合成反应
与机理的基础上，应用神经网络系统并结合基因算法、退火、

mon te2carlo 优化计算等建立有

关的合成反应数学模型与能量分布模型，并进一步建立定向合成的专家决策系统。

 

　　

1.5 组合化学。组合化学是利用组合论的思想和理论，将构建单元通过有机/无机合成或

化学法修饰，产生分子多样性的群体（库），并进行优化选择的科学。组合化学用于合成肽
组合库，也称组合合成、组合库和自动合成法。组合方法同时用

n 个单元与另外一组 n

′个单

元反应，得到所有组合的混合物，即

n+ n

′个构建单元产生 n×n′批产物。 

　　

1.6 理想合成。理想合成是从易得的起始物开始，经过一步简单、安全、环境友好、反应快

速、

100% 产率获得目标产物。趋近理想合成策略之一是开发一步合成反应，如富勒烯及相

关高级结构的合成，从易得的石墨出发，只需一步反应即得到目标产物，产率

44%。趋近理

想合成策略之二为单元操作。相对复杂的分子，如药物、天然产物的合成，需要多步反应完
成。在自然界里，生物采取多级合成的策略，在众多酶的作用下，用前一步催化反应的产物
作为后续反应的起始物，直至目的产物的生成。

 

　　二、固体无机化合物的制备及应用

 

　　

2.1 光学材料的研究。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-射线诱导的光激励发光现象及发光机理用光激励发光材