拓扑化学反应.pptxVIP

第四章 软化学和绿色合成方法4.1 软化学概述4.2 先驱物法(precursor route)4.3 溶胶－凝胶法(sol-gel)4.4 拓扑化学反应(topotaxial chemistry)4.5 低热固相反应 (solid state synthesis at room temperature) 4.6 水热法（Hydrothermal synthesis)4.5 拓扑化学topotaxial reaction 拓扑化学反应：又叫局部规整反应，指在一些无机固体化学反应中，产物的结构与反应物的结构存在一定的关联，化学反应在保持一定的晶体结构条件下进行。利用拓扑化学反应的结构不变性，可以进行具有特定结构和性质的固体材料的设计和合成。 嵌入反应 Intercalation 脱水反应 Dehydration 离子交换 Ion Exchange 同晶置换反应 Isomorphous substitution 分解反应 Decomposition 氧化还原反应 Redox reaction拓扑化学一、嵌入反应嵌入反应(Intercalation)是一类重要的软化学过程。在其过程中，一些外来离子或分子嵌入到固体基质晶格中，而不产生晶体结构的重大改变。注意：1. 通常发生在层状化合物当中： 层间的相互作用很弱，而层内的化学键很强 2. 在溶液中或熔盐中进行，有时还伴有氧化还原反应； 3. 脱嵌入反应嵌入反应实例1) 在较低的温度下将金属锂嵌入到具有层状结构的二硫化铌中时，金属锂进入到层间，但二硫化铌的基本结构保持不变。2) 次钒酸锂(LiVO2) 锂离子和钒离子沿三重轴方向交替排列。在氧化性溶液中，锂离子可以被取出，生成具有二氯化镉结构的二氧化钒。在整个反应过程中，次钒酸锂(LiVO2)中二氧化钒部分的结构保持不变，而化合物的组成发生了改变。利用拓扑化学原理制成的锂离子电极，可以可逆地嵌入和取出锂离子，同时保持电极结构的稳定性。 嵌入反应 Intercalation英文阅读1) Involves inserting ions into an existing structure, this leads to a reduction (cations inserted) or an oxidation (anions inserted) of the host.2) Typically carried out on layered materials (strong covalent bonding within layers, weak van der Waals type bonding between layers, i.e. graphite, clays, dicalchogenides). The host compounds are generally solids, and the guests are in the forms of liquids or gases. 二、脱嵌反应 Deintercalation脱嵌反应：把引进去的外来客体从主体结构上移走的反应。说明： 为嵌入反应的逆过程。 主体：大的分子 客体：小分子、离子三、 脱水反应DehydrationBy removing water and/or hydroxide groups from a compound.often perform redox chemistry and maintain a structural framework not accessible using conventional synthesis approaches.Examples : Mo1-xWxO3?H2O → Mo1-xWxO3 (230°C)ReO3 (WO3 )的结构ReOWO3晶体结构Mo1-xWxO3脱水反应(dehydrolysis)：是通过反应物脱水而得到产物的方法，在此方法中，脱水反应是通过局部化学反应方式进行的。四、离子交换Ion Exchange四、离子交换Ion Exchange离子交换反应：是通过对具有可交换离子的物质进行交换改性的局部化学反应。注意：1. 是一类软化学过程；2. 反应可在水溶液或熔盐中进行；3. 母体结构对热、溶剂的稳定性是整个反 应进行的关键;4. 参与交换的金属离子性质相近.5.应用比较广泛的是沸石分子筛。例1：新型沸石分子筛催化材料的合成沸石?沸石(zeolite)是一种/doc/432796-458282.html矿石，最早发现于1756年。/doc/802234-848645.html瑞典的矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为沸石(瑞典文zeoli