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配位聚合物化学上下册 [复制链接]

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《配位聚合物化学》

作者:卜显和主编

出版社:科学出版社

CIP号:

书号:-7-0--1

出版地:北京

出版时间:.

定价:¥98.0

内容简介

近年来,我国在配位聚合物化学领域取得了非常重要的研究进展,在上也具有很大影响。《配位聚合物化学(上、下册)》由我国当前活跃在配位聚合物领域科研一线的学者和专家撰写,旨在反映近年来我国配位聚合物化学的研究进展。《配位聚合物化学(上、下册)》主要结合撰写专家们所取得的代表性研究成果,系统介绍配位聚合物的、结构、性能及应用的研究热点和*新动态。在撰写过程中,对所涉及的部分国外同行的工作也进行了概述。《配位聚合物化学(上、下册)》以配位聚合物概述(第0章)起始,主体内容包括篇、结构篇、性能与应用篇,共篇45章,基本覆盖了目前配位聚合物化学的研究范畴,实用性强,反映了当前该领域的研究前沿与现状。《配位聚合物化学(上、下册)》不仅阐明了配位聚合物化学的科学内涵和学科发展方向,也反映了我国学者的学术水平和我国在配位聚合物化学研究中近年来取得的显著进步。

编者的话为了促进配位化学、配位聚合物化学及金属有机框架材料的深入发展,并全面反映国内外科学工作者在配位聚合物领域的研究进展和所做的贡献,笔者团队感到有必要出版一部比较全面、系统地反映配位聚合物研究进展的书籍,对配位聚合物的设计合成、结构特点、性能与应用的研究现状进行系统、全面地总结,为从事配位聚合物化学研究的人员提供参考。多年来笔者团队也一直从事这方面的研究工作,包括配位聚合物的设计合成、结构与性能等。在国内多个从事配位聚合物研究的课题组的大力支持下,在系统文献调研工作的基础上,笔者团队尝试编写了这本《配位聚合物化学》。近年来,我国在配位聚合物化学领域取得了非常重要的研究进展,在国际上也具有很大影响。本书由我国当前活跃在配位聚合物领域科研一线的学者和专家撰写,旨在反映近年来我国配位聚合物化学的研究进展。《配位聚合物化学》共计万字,分为上、下册,共三篇:合成篇、结构篇、性能与应用篇。合成篇共14章,主要涉及配位聚合物的通用合成方法与策略、特殊结构配位聚合物的设计合成,特定组成、尺寸与功能配位聚合物的设计合成;结构篇共11章,主要包括配位聚合物的晶体工程与拓扑结构、配位聚合物的特殊结构及特定组成配位聚合物的结构;性能与应用篇内容比较多,共20章,内容涵盖了配位聚合物的光学性能及应用,配位聚合物的电、磁学性能及应用,配位聚合物的催化性能及应用,多孔配位聚合物的吸附性能及应用,以及配位聚合物在爆炸物安全与检测、电池材料、农药检测和去除中的应用等方面。

篇章分享

伴随人类社会工业化发展,石油煤炭等化石资源的过度消耗及由此引起的环境污染、全球变暖等问题日益引起人们的重视。在我国,应对全球气候变化及绿色低碳发展研究也已经明确写入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》。如何更好地开发利用环境友好的清洁能源成为首要问题。如何使氢气、甲烷等清洁能源被广泛利用,安全、有效、便捷地存储它们成为关键问题。乙炔作为一种常见的化工气体,在高分子聚合、有机合成、电子材料制备与金属切割等方面有着广泛的用途。但是乙炔稳定性差,易燃易爆,室温下其安全压缩极限为0.2MPa。我们研究团队于年报道了一例具有优秀乙炔存储性能的MOFFJI-H8。基于前期报道的MOF对乙炔吸附的有益信息,我们首先有针对性地设计合成了一个多羧酸配体,,5,5-四(,5-二苯甲酸)-4,4-二甲氧基-联苯(H8tddb),采用H8tddb与Cu(NO)2反应得到了一个具有全新结构特点的MOFFJI-H8,其化学式为[Cu4(tddb)·(H2O)4]n·(solvent)x,正如我们预料的,FJI-H8结构中含有种类型的多面体纳米笼,分别为正常立方八面笼(Cage-A)、扭曲八面体(Cage-B)与扭曲立方八面体(Cage-C)(图1)。

图1 FJI-H8的结构图。(a)FJI-H8中三种类型的笼;(b)三种配位多面体笼的结合

Cage-A由8个桨轮双核铜次级构筑单元与4个tddb配体构建,其孔径大约为15?。另外,8个开放Cu位点指向笼的中心,可以直接与内部的气体分子相互作用,从而提升气体吸附能力。Cage-B由4个双核铜单元和2个1/2配体组成,孔径约为8?。Cage-C的12个顶点分别包括中心的8个双核铜单元和4个1/2配体,孔径约为12?。整体来讲,Cage-A由6个Cage-C通过6个正交面及8个Cage-B经由8个三角面而连接。类似地,Cage-C由6个Cage-A经6个正交面和8个Cage-B共享8个间苯二甲酸部分而连接。然而Cage-B则是由4个Cage-A经4个三角面和4个Cage-C通过共享4个苯二羧酸部分连接而成,最终形成了个笼相互贯穿的三维多孔结构。需要注意的是,在FJI-H8中含有2种双核铜单元,因为双核铜节点与配体中心的距离稍有不同,所以将这2种双核铜简化为2种类型的四连接节点。tddb简化为1个八连接节点后,整个FJI-H8结构可以认为是一个罕见的(4,4,8)-cURJ网络。可以看出,FJI-H8金属位点丰富,并且孔洞大小适中,非常有利于乙炔的吸附。

多孔配位聚合物为前驱体的电池材料制备与应用

配位聚合物(coordinationpolymers,CP)是由无机金属中心与有机配体通过配位键以自组装方式连接形成的一类化合物。金属有机框架(metal-organicframework,MOF)作为配位聚合物的一种,因具有高度的结晶性、多变的结构、可调的孔道结构、高的比表面积和孔隙率等丰富的特征及由此产生的多样的理化性质,已经在气体吸附与分离、催化、药物运输、荧光、传感、质子传导等领域展现出诱人的应用前景。近年来,以MOF为前驱体制备的各种多孔纳米材料在电化学能源储存与转换领域更是掀起了研究热潮,将MOF化合物的应用推至新的高度。

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锂离子电池

自20世纪90年代至今,锂离子电池(LIB)因其高能量密度、长寿命、环境友好、无记忆效应等优势已经成功实现商品化,并且在过去的二十年间飞速发展。然而,高成本限制了其大规模应用。此外,混合电动车的发展对LIB能量密度、功率密度及安全性能提出了更高的要求。

石墨是LIB最常用的负极材料,但是实际应用却受限于较低的理论比容量(72mA·h/g)。因此,大量的研究集中于设计合成能够提高比容量的负极材料。如前所述,MOF作为前驱体,通过碳化能够得到多孔碳、金属氧化物、金属氧化物-碳复合材料,因此也被作为很有潜力的LIB负极材料受到
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