本書是材料科學(xué)與工程系列教材之一。全書共6章，可以劃分為兩大部分：部分包括材料化學(xué)概論和材料化學(xué)基礎(chǔ)理論；第二部分包括金屬材料化學(xué)、無機(jī)非金屬材料化學(xué)、高分子化學(xué)、有機(jī)-無機(jī)雜化材料化學(xué)。部分重點(diǎn)介紹材料化學(xué)的特性、化學(xué)在材料科學(xué)中的作用、材料化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)以及后續(xù)章節(jié)涉及的基礎(chǔ)理論知識(shí)。第二部分主要介紹各類材料制備中的基礎(chǔ)科學(xué)問題、共性基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)以及相關(guān)學(xué)科發(fā)展的新成就。每章末附有習(xí)題和參考文獻(xiàn)，后附有各章節(jié)的英漢詞匯對(duì)照，方便讀者拓展、鞏固所學(xué)內(nèi)容。
本書可以作為高等院校材料科學(xué)與工程以及材料化學(xué)等專業(yè)的本科生教材，也可以供其他有關(guān)專業(yè)和對(duì)材料化學(xué)感興趣的讀者閱讀和參考。
材料化學(xué)作為化學(xué)研究和新材料技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域正在世界范圍內(nèi)獲得越來越廣泛的認(rèn)識(shí)，發(fā)揮越來越重要的作用。隨著Advanced Functional Materials、 Advanced Materials、 Chemistry of Materials、 Journal of Materials Chemistry等國際著名材料科學(xué)期刊的傳播，材料化學(xué)開始受到人們的高度關(guān)注，其重要性也得到了充分體現(xiàn)。2009年之后，材料化學(xué)已成為理論和應(yīng)用化學(xué)的一個(gè)主要增長部分，根據(jù)對(duì)期刊論文引用量、提交的論文數(shù)量以及完全或部分致力于該學(xué)科的期刊的統(tǒng)計(jì)可見，材料化學(xué)在化學(xué)領(lǐng)域的所有出版物中占有非常重要的地位。
為了跟上世界科技的發(fā)展形勢(shì)，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院于2005年經(jīng)學(xué)院教學(xué)委員會(huì)研究決定，開始開設(shè)本科生材料化學(xué)課程，由郭興伍老師負(fù)責(zé)制訂材料化學(xué)課程教學(xué)大綱、編寫材料化學(xué)講義。2013年1月，在郭興伍老師的組織領(lǐng)導(dǎo)下，經(jīng)過教學(xué)團(tuán)隊(duì)的艱苦努力，翻譯出版了在國際上具有重要影響力的材料化學(xué)專著Chemistry of Advanced Materials，并將其作為上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院本科生材料化學(xué)課程的重要參考書籍，該書為材料化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的提高起到了積極的促進(jìn)作用，得到了徐祖耀院士的稱贊與好評(píng)。本教材則是在上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院本科生多年使用的材料化學(xué)講義的基礎(chǔ)上編寫而成。
本教材所講內(nèi)容基于多年教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的積累，力圖嘗試解決材料化學(xué)課程中以下重點(diǎn)和難點(diǎn)：①材料化學(xué)涉及的內(nèi)容和問題非常廣泛，具有非常突出的多學(xué)科或者交叉學(xué)科性質(zhì)，如何對(duì)材料化學(xué)的共性和基本科學(xué)問題進(jìn)行凝煉；②材料化學(xué)課程在培養(yǎng)本科生中的定位和任務(wù)；③如何合理設(shè)置材料化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容；④基于材料化學(xué)的課程內(nèi)容與大學(xué)化學(xué)、高分子化學(xué)、材料熱力學(xué)、量子力學(xué)與固體物理以及材料科學(xué)基礎(chǔ)等課程內(nèi)容的分工、銜接和異同點(diǎn)，如何避免出現(xiàn)材料化學(xué)教材內(nèi)容與這些課程內(nèi)容的重復(fù)問題。此外，本教材還希望達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生如何從原子、分子水平來思考、了解和控制材料組織結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能影響的目的，讓學(xué)生深刻理解其與僅僅從晶粒大小、相組成、相分布的層面來研究材料科學(xué)問題在思想方法上的不同。
其中，材料化學(xué)概論和材料化學(xué)基礎(chǔ)理論重點(diǎn)介紹材料化學(xué)的特性、化學(xué)在材料科學(xué)中的作用、材料化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)以及后續(xù)章節(jié)涉及的基礎(chǔ)理論知識(shí)。金屬材料化學(xué)和無機(jī)非金屬材料化學(xué)主要介紹制備金屬及無機(jī)非金屬材料的基本原理和基本方法、基本化學(xué)反應(yīng)、共性化學(xué)問題與化學(xué)規(guī)律。高分子材料化學(xué)部分重點(diǎn)介紹了活性中心的重要性、不同聚合反應(yīng)的機(jī)理和聚合方法。有機(jī)-無機(jī)雜化材料化學(xué)主要介紹有機(jī)-無機(jī)雜化材料的定義、合成方法、特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，有機(jī)-無機(jī)雜化材料與納米復(fù)合材料的區(qū)別以及其在相關(guān)領(lǐng)域的重要應(yīng)用。
本教材的編寫由郭興伍、張鵬和陳漢共同完成。其中，第1章、第2章、第4章和第6章由郭興伍編寫；第3章由張鵬和郭興伍共同編寫；第5章由陳漢和郭興伍共同編寫。全書的策劃、整理和定稿由郭興伍負(fù)責(zé)完成。
本教材在編寫和出版過程中得到了上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院?jiǎn)螑埸h書記、王敏副院長、朱申敏副院長等學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的親切關(guān)懷和大力支持，獲得了上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院本科教材建設(shè)項(xiàng)目的資助；在內(nèi)容的選取、架構(gòu)的組織以及如何提高材料化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量等方面得到了陳世樸教授、錢苗根教授和李戈揚(yáng)教授等的悉心指導(dǎo)和幫助；在編寫過程中，還征求了有關(guān)教師和學(xué)生的意見和建議，并參閱和引用了大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)資料。作者在此對(duì)所有關(guān)心本教材的老師及同學(xué)表示衷心的感謝！
希望此書能給學(xué)習(xí)材料化學(xué)的讀者帶來一些方便和益處。由于編者水平有限，書中難免存在疏漏、不妥和錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正，幫助我們改進(jìn)提高，以便有機(jī)會(huì)再版時(shí)更正。
編者
2022年1月于上海
第1章 材料化學(xué)概論
1.1 材料化學(xué)的特性
1.2 化學(xué)在材料科學(xué)中的作用
1.3 材料科學(xué)中的問題和可能的化學(xué)解決方法
1.3.1 用化學(xué)方法解決材料科學(xué)問題的實(shí)例
1.3.2 基礎(chǔ)化學(xué)研究與材料科學(xué)之間的相關(guān)性
1.3.3 一個(gè)對(duì)化學(xué)和材料科學(xué)產(chǎn)生積極作用的學(xué)科生物學(xué)
1.4 材料化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)
1.4.1 磁性、電性、多鐵性和超導(dǎo)材料
1.4.2 多孔材料
1.4.3 電池材料
1.4.4 發(fā)光材料
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第2章 材料化學(xué)基礎(chǔ)理論
2.1 分子軌道理論
2.1.1 引言
2.1.2 分子軌道理論要點(diǎn)
2.1.3 分子軌道示意圖
2.1.4 前沿分子軌道理論
2.2 金屬鍵與能帶理論
2.2.1 引言
2.2.2 金屬鍵電子海洋模型
2.2.3 金屬鍵的性質(zhì)
2.2.4 基于分子軌道的金屬鍵能帶理論
2.3 配位化學(xué)與晶體場(chǎng)理論
2.3.1 過渡金屬
2.3.2 配位化合物和配位體
2.3.3 計(jì)算過渡金屬絡(luò)合物中d軌道的電子數(shù)
2.3.4 晶體場(chǎng)理論
2.3.5 光譜化學(xué)系列
2.3.6 金屬和配位體之間的成鍵軌道
2.3.7 晶體場(chǎng)穩(wěn)定能、電子配對(duì)和洪德規(guī)則
2.3.8 八面體與非八面體絡(luò)合物
2.3.9 姜-泰勒效應(yīng)
2.3.10 過渡金屬絡(luò)合物的穩(wěn)定性
2.3.11 螯合物與大環(huán)的作用
2.4 缺陷化學(xué)
2.4.1 本征點(diǎn)缺陷和雜質(zhì)點(diǎn)缺陷
2.4.2 電子缺陷
2.4.3 克羅格-文克缺陷化學(xué)符號(hào)
2.4.4 色心
2.4.5 晶體缺陷對(duì)陶瓷性能的影響
2.4.6 導(dǎo)電高分子及其摻雜
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第3章 金屬材料化學(xué)
3.1 冶金電化學(xué)理論基礎(chǔ)
3.1.1 原電池與標(biāo)準(zhǔn)電極電位
3.1.2 能斯特方程
3.1.3 電極電位的影響因素
3.1.4 電解池與電極過程
3.2 水溶液電解與金屬熔鹽電解
3.2.1 水溶液的電解
3.2.2 金屬熔鹽電解
3.3 濕法冶金
3.3.1 濕法冶金概述
3.3.2 浸出化學(xué)過程
3.3.3 浸出液的凈化
3.3.4 電沉積和電解精煉
3.4 火法冶金
3.4.1 火法冶金概述
3.4.2 火法冶金過程中氣體與凝聚相間的反應(yīng)
3.4.3 氣體與金屬熔體和熔渣反應(yīng)
3.4.4 金屬液與熔渣間的氧化-還原反應(yīng)
3.5 金屬的腐蝕
3.5.1 金屬腐蝕定義
3.5.2 電化學(xué)極化
3.5.3 鈍化
3.5.4 金屬腐蝕的防護(hù)方法
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第4章 無機(jī)非金屬材料化學(xué)
4.1 液相無機(jī)材料化學(xué)
4.1.1 溶解、結(jié)晶與沉淀
4.1.2 水熱法
4.1.3 溶膠-凝膠法
4.1.4 生物礦化
4.2 固相無機(jī)材料化學(xué)
4.2.1 固相反應(yīng)簡(jiǎn)介
4.2.2 不同固相反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理
4.2.3 陶瓷材料化學(xué)
4.2.4 粉末冶金
4.3 氣相材料化學(xué)
4.3.1 化學(xué)氣相沉積概述
4.3.2 化學(xué)氣相沉積前驅(qū)體的分類與反應(yīng)性
4.3.3 冷、熱壁化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器的比較
4.3.4 選擇性化學(xué)氣相沉積
4.3.5 前驅(qū)體的輸送方法
4.3.6 其他化學(xué)氣相沉積方法
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第5章 高分子材料化學(xué)
5.1 高分子材料概述
5.1.1 高分子的基本概念
5.1.2 高分子化合物的基本特征
5.1.3 聚合反應(yīng)分類
5.1.4 聚合方法分類
5.2 自由基聚合反應(yīng)
5.2.1 自由基
5.2.2 自由基聚合反應(yīng)
5.2.3 自由基聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
5.2.4 聚合物的動(dòng)力學(xué)鏈長和平均聚合度
5.2.5 影響自由基聚合反應(yīng)的因素
5.2.6 阻聚和緩聚
5.3 離子聚合
5.3.1 陽離子聚合
5.3.2 陰離子聚合
5.3.3 離子聚合與自由基聚合的比較
5.3.4 配位聚合
5.4 縮合（逐步）聚合
5.4.1 逐步加成聚合
5.4.2 縮聚反應(yīng)
5.4.3 逐步聚合實(shí)施方式
5.4.4 體形縮聚
5.5 原子轉(zhuǎn)移自由基聚合與嵌段共聚物的應(yīng)用
5.5.1 原子轉(zhuǎn)移自由基聚合
5.5.2 采用ATRP合成新型高分子材料
5.5.3 嵌段共聚物的應(yīng)用
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第6章 有機(jī)-無機(jī)雜化材料化學(xué)
6.1 雜化材料概述
6.1.1 雜化材料的起源與發(fā)展
6.1.2 雜化材料與納米復(fù)合材料
6.1.3 無機(jī)和有機(jī)成分結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)
6.1.4 由界面決定的材料
6.1.5 反應(yīng)機(jī)理的作用
6.2 雜化材料的合成方法
6.2.1 無機(jī)材料的原位形成
6.2.2 某種無機(jī)材料存在時(shí)合成有機(jī)聚合物
6.2.3 同時(shí)形成無機(jī)和有機(jī)兩種組分的雜化材料
6.2.4 組成單元法
6.3 雜化材料結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)
6.4 雜化材料的性能和應(yīng)用
6.5 雜化材料的表征
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
英漢詞匯對(duì)照
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