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第1章 杂化材料功能应用简介1

1.1 从远古传统材料到21世纪的材料1

1.2 杂化材料的种类与分类4

1.3 功能杂化材料设计的总则7

1.4 展望11

参考文献12

第2章 有机-无机材料：从插层化学到器件16

2.1 前言16

2.2 有机-无机杂化材料的类型19

2.2.1 插层化合物20

2.2.2 无机固体的有机衍生物29

2.2.3 溶胶凝胶杂化材料33

2.3 基于有机-无机固体材料的功能和器件36

2.3.1 选择性吸附剂，络合剂和膜37

2.3.2 非均相催化剂和载体39

2.3.3 光敏、光学、光电材料和器件42

2.3.4 电性能：离子和电子导体45

2.3.5 电活性和电化学器件46

2.4 结论49

参考文献49

3.1 前言55

第3章 分子工程制备的纳米结构有机-无机杂化材料——桥联聚倍半硅氧烷55

3.2 历史背景58

3.3 单体合成59

3.3.1 金属化作用60

3.3.2 加氢硅烷化作用61

3.3.3 有机三烷氧基硅烷功能化61

3.3.4 其他方法63

3.4 桥联聚倍半硅氧烷的溶胶-凝胶工艺65

3.4.1 水解和缩合65

3.4.2 凝胶化66

3.4.3 陈化和干燥69

3.5 桥联聚倍半硅氧烷的表征70

3.5.1 桥联聚倍半硅氧烷的孔隙率72

3.5.2 孔径的控制72

3.5.3 模板成孔73

3.6 桥联基团对纳米结构的影响75

3.6.1 表面活性剂模板介孔材料75

3.6.2 内消旋桥联基团76

3.6.3 超分子组织78

3.6.4 金属模板法78

3.7 热稳定性和机械性能79

3.8 化学特性81

3.9 应用82

3.9.1 光学和电子元件82

3.9.2 分离介质85

3.9.3 催化剂载体和催化剂85

3.9.4 金属和有机吸附剂86

3.10 小结88

参考文献89

4.1 引言97

第4章 无机-有机杂化多孔材料97

4.2 无机网络的形成99

4.3 制备和性能101

4.3.1 气凝胶101

4.3.2 M41S材料105

4.4 将有机基团引入无机材料的方法108

4.5 无机-有机杂化多孔材料110

4.5.1 有机基团对多孔无机材料的功能化110

4.5.2 桥联倍半硅氧烷119

4.5.3 催化剂中引入金属络合物121

4.5.4 生物分子的引入125

4.5.5 聚合物的引入127

4.5.6 碳结构的形成131

参考文献133

第5章 有机-无机杂化纳米功能复合材料的光学性能139

5.1 引言139

5.2 具有发射性能的杂化材料144

5.2.1 固态激光染色器杂化材料144

5.2.2 电致冷光杂化材料147

5.2.3 镧系金属掺杂杂化材料的光学性能151

5.3 具有吸收性能的杂化材料：光致变色杂化材料156

5.3.1 光数据存储用的光致变色杂化物157

5.3.2 用于快速光开关的光致变色杂化物160

5.3.3 用于新型光致变色杂化材料设计的非硅氧烷基体164

5.4 非线性光学165

5.4.1 杂化材料的二阶非线性光学165

5.4.2 杂化光红外材料169

5.4.3 杂化物的光化学烧孔169

5.4.4 光学限制器171

5.5 杂化光学传感器173

5.6 杂化材料集成光学器件175

5.7 梯度组织杂化材料的光学应用179

5.8 结论和展望183

参考文献186

第6章 溶胶-凝胶杂化材料的电化学性能195

6.1 前言195

6.2 溶胶-凝胶体系中基础电化学研究198

6.2.1 湿氧化凝胶中的电化学198

6.2.2 干凝胶和溶胶-凝胶氧化层的电化学行为202

6.2.3 固体聚合物电解质207

6.3 溶胶-凝胶类杂化材料电解分析208

6.3.1 修饰电极的设计208

6.3.2 分析领域的应用215

6.4 结论228

参考文献229

第7章 基于导电有机聚合物的多功能杂化材料：具有光-电-离子性能的纳米复合材料及其应用236

7.1 简介236

7.2 导电有机高分子（COPs）：从发现到商业化239

7.3 杂化材料中的有机和无机成分245

7.3.1 分类245

7.4 分子水平上的协同效应：有机-无机（O1）杂化材料247

7.5 COPs插入无机基体中：无机-有机（IO）杂化材料254

7.5.1 中孔基体或沸石类材料（包含硅酸盐）259

7.6 新兴纳米技术：杂化纳米复合材料（NC）260

7.7 当前应用与将来趋势266

7.7.1 电子及光-电应用267

7.7.2 光生伏打太阳能电池270

7.7.3 能量储存和转化器件：电池，燃料电池和超大电容器278

7.7.4 传感器282

7.7.5 催化作用283

7.7.6 膜285

7.7.7 生物材料286

7.8 结论和前景286

参考文献288

8.1 引言303

第8章 层状有机-无机材料：实现磁性可控的方法303

8.2 带扩展网络的分子材料304

8.2.1 过渡金属层状钙钛矿304

8.2.2 双金属草酸桥联磁铁306

8.3 插层化合物MPS3313

8.3.1 MPS3的离子交换插层313

8.3.2 MnPS3插层物的性质314

8.3.3 FePS3插层物的性质318

8.3.4 磁学和非线性光学320

8.4 共价键键接的有机-无机网络320

8.4.1 二价金属磷酸盐321

8.4.2 氢氧化物基层状化合物324

8.5 结束语346

参考文献347

第9章 杂化材料的功能性构筑351

9.1 引言351

9.2 铁磁性与顺磁性组合352

9.2.1 磁性多层材料352

9.2.2 主体-客体三维结构356

9.3 具有光物理性质的杂化分子材料360

9.3.1 光活性磁铁360

9.3.2 光活性导体362

9.4 磁性与导电性的组合363

9.4.1 小无机阴离子构成的顺磁性导体365

9.4.2 聚金属含氧酸盐（POMS）基顺磁导体370

9.4.3 导电性与磁序共存375

9.5 结论379

参考文献381

第10章 有机-无机杂化电子学385

10.1 引言385

10.2 有机-无机钙钛矿389

10.2.1 结构389

10.2.2 性能394

10.2.3 薄膜沉积401

10.3 钙钛矿杂化材料器件412

10.3.1 光学器件412

10.3.2 电子器件418

10.4 结论423

参考文献425

第11章 生物溶胶-凝胶杂化材料428

11.1 简介428

11.2 溶胶-凝胶封装431

11.2.1 醇盐法431

11.2.2 溶液法432

11.3 酶433

11.3.1 葡萄糖生物传感器434

11.3.2 生物反应器，脂肪酶436

11.4 抗体基亲和性生物传感器438

11.5 整体细胞440

11.5.1 酵母和植物细胞440

11.5.2 细菌440

11.5.3 生物医疗的应用442

11.6 溶胶-凝胶生物封装的前景443

参考文献444