无机合成化学的热点研究领域

２００７年第５期

第９卷（总第４５期）淮南师范学院学报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＵＭＮＡＮＴＥＡＣＨＥＲＳＣＯＵ点ＧＥＮｏ．５，２００７ＧｅｎｅｒａｌＮｏ．４５，Ｖ０１．９

无机合成化学的热点研究领域

王敏

（巢湖学院化学系，安徽巢湖２３８０００）

［摘要】无机合成是无机化学的重要分支之一，简述了无机合成化学前沿研究的意义，介绍了其

热点研究领域、发展动向和我国的研究现状及差距。

［关键词】无机合成；热点；研究领域

［中图分类号］０６９［文献标识码】Ａ［文章编号］１００９—９５３０｛２００７）０５—００２１一０２

合成化学是化学学科的核心．是化学家改造

世界、创造未来最有力的手段。合成化学的突破与新物种的出现是推动化学学科和相邻学科发展的

主要动力。《国家中长期科学和技术发展规划纲要

（２００６－２０２０年）》中把“新物质创造与转化的化学过程”列为需要解决的前沿问题，“可控合成”、“环境友好的新化学体系的建立”为其重要研究方向．【１】

作为合成化学中极其重要的一部分．现代无机合

成不仅为无机化学的重要分支之一．而且其内涵也大大扩充了．它不再只局限于昔日传统的合成．而是包括了制备与组装科学。目前．国际上几乎每

年都有数十万种的新无机化合物和新物相被合成

与制备出来，进入无机化学各相关领域。ｆ２１因此，无机合成已迅速地成为推动无机化学及相关学科发

展的重要基础。另外，随着新兴学科和高新技术的

蓬勃发展，对无机材料提出了各种各样的要求，这

就更进一步加强了无机合成在材料科学发展和国民经济建设中的重要地位．各国政府也明显加大

了无机材料合成研究领域的人力和物力的投入．

我国的吉林大学经过多年的努力．建立了无机合成与制备化学国家重点实验室．并自１９９３年起对

国内外开放。嘲综观当前国内外无机合成化学的研究．其热点领域主要体现在以下九个方面。１特种结构无机材料的制备

随着高新技术研究开发的发展与企业化要求

的不断提高，功能无机化合物或无机材料的制备、合成以及相关技术路线和规律的研究．愈来愈显

示出其重要性。所有具有特定性能的无机物都有其本身固有的结构和组成。如具有缺陷结构的无

机物．其很多性质都与晶体内的有关缺陷存在相关联．因而非计量化合物中各类结构缺陷的制备以及相关制备规律与测定方法的研究．是目前无

机合成化学的一个前沿课题。除此之外．还有特定结构与化学属性的表面与界面的制备、层状化合物与其特定的多面体、各类层间嵌插结构与特定

结构链状元机物的制备、混价元机物和特定结构的配合物或簇合物的制备以及近期发展蓬勃的分

子基材料和具有特种子Ｌ道结构材料的合成与制备

等等。【４１２软化学和绿色合成方法

软化学是相对于硬化学而言的．它是指在较

温和条件下实现的化学过程。软化学开辟的无机

固体化合物及材料制备方法．正将新无机化合物及材料制备的前沿技术从高温、高压、高真空、高能和高制备成本的硬化学方法中解放出来．进入

一个更广阔的领域。依赖于“硬环境”的硬化学方法必须有高精尖的设备和巨大的资金投入．而软

化学提供的方法依赖的则是人的知识、智慧、技能

和创造力，因而可以说软化学是一个具有智力密集型特点的研究领域。软化学易于实现对化学反应过程、路径、机制的控制．从而可根据需要控制

过程的条件，对产物的组分和结构进行设计．进而达到裁剪其物理性质的目的。

伴随着一个世纪以来的工业文明．化学学科

取得了巨大的进步，创造了辉煌的业绩。然而与此同时，化学物质的大规模生产和广泛使用．使得全球性生态环境问题日趋严重。针对传统化学对环

境造成的污染．１９９２年美国环保局开始推动“预防污染的新途径”计划．从改善现有化学品及其制造

过程着手，达到废弃物或污染物产量的最小化．『５１

绿色化学也随之兴起。绿色化学的核心内容之一是“原子经济性”．即充分利用反应物中的各个原子，因而既能充分利用资源，又能防止污染。原子

经济性的概念是１９９１年美国著名有机化学家Ｔｒｏｓｔ（为此他曾获得了１９９８年度的总统绿色化学

挑战奖的学术奖）提出的．用原子利用率衡量反应的原子经济性．认为高效的有机合成应最大限度

地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标

【收稿日期】２００７一０５—１３

［作者简介】王敏（１９６９－－），女，安徽阜阳人，巢湖学院化学系实验师，主要从事合成化学教学与研究工作。

　万方数据２２淮南师范学院学报第９卷

分子中，达到零排放。［６１其实质可以概括为“高效、

节能、经济、洁净”，绿色合成是其主要内容之一。３极端条件下的合成

所谓极端条件是指极限情况，即超高压、超高

温、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光、

等离子体等。ｆ７ｊ过去所积累的许多有关化学变化的知识，仅限于有影响的变量的小范围内．其中最重

要的是温度和压力。现在随着科学技术的发展，测

试技术也越来越先进．我们就能够研究远远超越正常的环境条件下发生的化学过程。研究这种极

端条件下的化学．可以扩展实验变量的数目，从而

可以改变并控制化学反应。凭借已有的和将有的能力集中力量进行极端条件下的化学合成研究，

将会在新材料、新工艺、新设备和新知识方面获得

重大进展。４无机功能材料的制备由于高新技术工业和高科技领域的实际需

求，无机功能材料的制备、复合与组装愈来愈受到重视。无机功能材料的制备、复合与组装的研究课题除注重材料本征性质外．更注重材料的非本征

性质．并通过本征性质的物理或化学的组合而创

造材料独特的性能。在此领域中，材料的多相复

合、材料组装中的主一客体、无机一有机杂化等三方面是非常引人注目的。ｆ８１５特殊凝聚态材料的制备

在无机合成与制备化学的研究中．另一个重

要前沿方向是特殊凝聚态化合物或材料的合成制

备化学和技术。例如，无机膜、非晶态（玻璃态）、微孑Ｌ与胶团簇、单晶等等。由于物质凝聚态的不同往

往导致新性质与功能的出现．因而对目前的科学与材料的发展均具有非常重要的意义。这类特殊

凝聚态化合物之所以受到重视．除了化合物本身的特殊性质外．也是由于材料应用上的需要所致。

目前较被重视的属于特殊凝聚态化合物或材料研

究范畴的有溶胶一凝胶过程、先驱物化学、各类ＣＶＤ技术及其化学、无机膜制备和无机超微粒制

备等。ｆ８］６特种功能材料的分子设计

开展特定结构无机化合物或动能无机材料的

分子设计、裁剪与分子工程学的研究是无机合成

化学的又一前沿领域。它应用传统的化学研究方法寻找与开发具有特定结构与优异性能的化合

物。由于依靠的是从成千上万种化合物中去筛选，因而．自然而然地会把发展重心放在制备和发现

新化合物上。７仿生合成

仿生合成已成为２１世纪合成化学中的前沿

领域。一般用常规方法非常复杂的合成过程，如利用生物则将合成变得高效、有序和自动进行。例

如。生物体对血红索的合成．可以从简单的甘氨酸

经过一系列酶的作用很容易地合成出结构极其复杂的血红素。仿生合成无论在理论上或应用方面

都具有非常诱人的前景。陟ｎ】８纳米粉体材料的制备

纳米科学是研究在千分之一到十亿分之一米范围内，原子、分子等的运动和变化的科学。在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术称为纳米技术。美国科学基金会曾发表声明说：“当我们进入２１世纪时．纳米技术将对世界人民

的健康、财富和安全产生重大的影响．至少如同２０

世纪的抗生素、集成电路和人造聚合物那样。”［１２１纳

米粒子因其体积小，比表面积大，导致其在磁、电、光、热和化学反应等方面显示出新颖的特性。把纳

米粒子的集合体成为纳米粉体。因为纳米技术的发展和应用赖以生存的基础是纳米材料，所以纳米粉仁陆附的制备就成差顶湖合成“岸的热点之一。ｐ３－１５１

９无机合成相关理论的研究

随着特殊条件下和软化学合成反应与技术的

研究．以及计算合成化学和组合化学研究的逐步开展．必然涉及对～系列相关的理论问题的深入

研究。例如，在极端条件下，合成反应的热力学与反应动力学：在高温固相合成中的高温界面反应

动力学：在温和条件下，溶胶一凝胶过程的无机缩聚理论．低温固相反应的机理．流变相反应动力

学，微波合成的机制．纳米材料合成的机理；以及

一系列与建立合成化学模型有关的基础理论问题等等。【１日这些都将成为无机合成化学的理论研究热

点。

参考文献

ｆ１］中华人民共和国国务院．国家中长期科学和技术发展规

划纲要ｆＮｌ．人民日报，２００６—０２—１０

［２］＠－Ｊ｛口Ａ－．无机合成化学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９１ｆ３１宁德宽．情系黑土地桃李花自芳——记吉林大学“无机

合成与制备化学”创新研究群体旧．中国科学基金，２００４，１８（４）：２２９—２３２

ｆ４１张克立，孙聚堂．无机合成化学［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社．２００４：５－６

［５］刘韶华．让化学不再恐怖田．大科技，２００６，（５）：３６－３７ｆ６１纪红兵，余远斌．绿色化学化工基本问题的发展与研究

阴．化工进展，２００７，（５）ｆ７】冯守华，徐如人．无祝合成与制备化学研究进展叨．化学进展，２０００，１２（４）：４４５—４５７

ｆ８１徐如人．现代无杌合成与制备化学中的几个前沿问题［Ｊ］．中国科学基金，１９９７，（２）：７９—８４

［９］ＤｕａｎＸＦ，ＬｉｅｂｅｒＣＭ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．ＳＯＣ．，２０００：１２２，１８８—１８９ｆ１０１羊俊．仿生合成在无机粉体制备技术中的应用口】．江苏

陶瓷，２００７，４０（２）：２６—２８『１１１吴刚，陈龙，谢安建等．Ｎ，Ｏ一羧甲基壳聚糖体系中纳米

碳酸钙的仿生合成［Ｊ］．应用化学，２００６，２３（１０）：１０７６－１０７８［１２］华中一．美国的国家纳米技术倡议叨．世界科学，２０００，

（１１）：７－９［１３］崔斌，王训，李亚栋．单分散钛酸钡纳米晶的削备［Ｊ］．高

等学校化学学报，２００７，２８（１）：１－５

［１４］倪军，王榕，郑瑛等．纳米．ｙ—Ｆｅ扣３载体的制备及Ｒｕ一ⅪＦｅｚ０３催化剂的氨合成催化活性评价『门．催化学报，２００７，

２８（１）：６２—６４ｆ１５１唐艳军，李友明，宋晶等．纸张涂料用纳米ＣａＣＯ，表面

改性的研究田．无机化学学报，２００６，２２（１１）：２０１８—２０２４

ｆ１６］／习益咦，忻新泉，我国固体无机化学的研究进展叨．化学

通报，１９９９，（１１１．１—６

　万方数据