拓扑化学反应

1、 ：又叫：又叫局部局部规整反应，指在一些无机固体规整反应，指在一些无机固体化学反应中，产物的结构与反应物的化学反应中，产物的结构与反应物的结构结构存在一定的存在一定的关关联联，化学反应在保持一定的，化学反应在保持一定的晶体结构条件晶体结构条件下进行。下进行。利用拓扑化学反应的利用拓扑化学反应的结构不变性结构不变性，可以进行具有特定结，可以进行具有特定结构和性质的固体材料的设计和合成。构和性质的固体材料的设计和合成。 3. 1) 在较低的温度下将金属锂嵌入到具有层状结构的二硫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化铌中时，金属锂进入到层间

2、，但二硫化铌的基本结构保持不变。持不变。嵌入反应实例嵌入反应实例2) 次钒酸锂次钒酸锂(LiVO2) 锂离子和钒离子沿三重轴方向交替排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

3、的稳定性。可逆地嵌入和取出锂离子，同时保持电极结构的稳定性。 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 betwe

4、en layers, i.e. graphite, clays, dicalchogenides). The host compounds are generally solids, and the guests are in the forms of liquids or gases. ：把引进去的外来把引进去的外来客体客体从从主体主体结构上移走的结构上移走的反应。反应。说明：说明： 为嵌入反应的逆过程。为嵌入反应的逆过程。 主体：大的分子主体：大的分子 客体：小分子、离子客体：小分子、离子By removing water and/or hydroxide groups from a co

5、mpound.often perform redox chemistry and maintain a structural framework not accessible using conventional synthesis approaches.Examples : Mo1-xWxO3H2O Mo1-xWxO3 (230C)OReReO3 (WO3 )的结构的结构WO3晶体结构晶体结构Mo1-xWxO3离子交换反应离子交换反应：是通过对具有可交换离子的物质进：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。行交换改性的局部化学反应。注意注意：1. 是一类软化学过程；是一类软化

6、学过程；2. 反应可在水溶液或熔盐中进行；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母体结构对热、溶剂的稳定性是整个反反 应进行的关键应进行的关键;4. 参与交换的金属离子性质相近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。应用比较广泛的是沸石分子筛。水溶液室温沸石分子筛沸石分子筛）（ 90392 LaOHLa分子筛分子筛笼笼为二十六面体，由六个八元环和八个六元环组成，同时聚为二十六面体，由六个八元环和八个六元环组成，同时聚成十二个四元环，成十二个四元环，窗口最大有效直径为窗口最大有效直径为4.5A，笼的平均有效直，笼的平均有效直径为径为11.4A笼笼为

7、十四面体，由八个六元环和六个四元环相连而成，为十四面体，由八个六元环和六个四元环相连而成，窗口窗口最大有效直径为最大有效直径为2.8A，笼的平均有效直径为，笼的平均有效直径为6.6A长期从事长期从事沸石分子筛合成与结构化学沸石分子筛合成与结构化学与与无机合成化学无机合成化学基础研究。基础研究。沸石和分子筛关系沸石和分子筛关系沸石可以用作分子筛，甚至在分子筛中最具代表性。沸石可以用作分子筛，甚至在分子筛中最具代表性。但两者并不等同。但两者并不等同。 3.知识加油站知识加油站： X射线结构分析射线结构分析射线 在电磁波谱中，在电磁波谱中，X射线的波长范围为射线的波长范围为0.00510nm，可可见

8、光波长见光波长 （400760nm）。衍衍不同晶面之间的干涉不同晶面之间的干涉面间干涉面间干涉X结构分析原理结构分析原理 X射线衍射分析是利用射线衍射分析是利用晶体晶体形成的形成的X射线衍射，对物射线衍射，对物质进行质进行内部原子在空间分布状况的结构分析内部原子在空间分布状况的结构分析方法。每一种方法。每一种结晶物质都有其特有的结构参数，包括点阵类型、晶胞大结晶物质都有其特有的结构参数，包括点阵类型、晶胞大小、单胞中原子（离子或分子）的数目及位置等。将具有小、单胞中原子（离子或分子）的数目及位置等。将具有一定波长的一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结射线

9、因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的散射，散射的X射射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。应的特有的衍射现象。 用于用于射线衍射的辐射源通常是以射线衍射的辐射源通常是以铜、钼、铁、铬铜、钼、铁、铬等等元素为阳极靶材料的真空管，一般多采用靶元素的元素为阳极靶材料的真空管，一般多采用靶元素的K辐射。辐射。为保证辐射的为保证辐射的单色单色性，必须采用适当的性，必须采用适当的滤光片滤光片，用以去除，用以去除K辐射，如铜靶配镍滤光片。辐射，如铜靶配镍滤光片。 X射线衍射作用：射线衍射作用： 1 2. 物质的纯度物质的纯度分解反应是通过反应物分解而形成产物的方法。分解反应是通过反应物分解而形成产物的方法。(decomposition)分解反应可以按照局部化学反应的方式发生，也分解反应可以按照局部化学反应的方式发生，也可以是非局部化学反应方式的。