第一章　無(wú)機(jī)材料基礎(chǔ)知識(shí)
第一節(jié) 無(wú)機(jī)材料及其主要類型 1
一、無(wú)機(jī)材料定義與分類 1
二、無(wú)機(jī)材料的主要類型 2
第二節(jié) 無(wú)機(jī)材料的原子及其結(jié)構(gòu) 4
一、原子 4
二、原子結(jié)構(gòu) 5
三、原子中電子的運(yùn)動(dòng)和分布 6
第三節(jié) 結(jié)合鍵及其相關(guān)理論 10
一、離子晶體與靜電吸引理論 10
二、共價(jià)晶體與價(jià)鍵理論 14
三、配合物與晶體場(chǎng)理論 20
第四節(jié) 無(wú)機(jī)材料結(jié)構(gòu)特征及結(jié)構(gòu)-性能-工藝之間的關(guān)系 23
一、結(jié)構(gòu)特征 23
二、結(jié)構(gòu)-性能-工藝之間的關(guān)系 23
第五節(jié) 無(wú)機(jī)材料科學(xué)與工程 24
一、無(wú)機(jī)材料科學(xué)與工程的含義 24
二、無(wú)機(jī)材料科學(xué)與工程的主要研究對(duì)象 24
思考題 25
參考文獻(xiàn) 26

第二章　晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
第一節(jié) 無(wú)機(jī)物的類型 27
第二節(jié) 晶體及其結(jié)構(gòu) 29
第三節(jié) 晶體基本性質(zhì) 38
第四節(jié) 晶體的分類 42
思考題 48
參考文獻(xiàn) 48

第三章　無(wú)機(jī)材料的表面結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 固體表面結(jié)構(gòu) 49
第二節(jié) 面缺陷 58
第三節(jié) 固液界面 58
一、過(guò)冷:表面預(yù)熔 58
二、過(guò)熱:界面效應(yīng) 60
第四節(jié) 擴(kuò)散和晶體生長(zhǎng) 61
思考題 66
參考文獻(xiàn) 66

第四章　無(wú)機(jī)材料的晶體結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 緊密堆積 68
第二節(jié) 球體周邊的空隙結(jié)構(gòu) 69
第三節(jié) 配位數(shù)與配位多面體 70
第四節(jié) 常見晶體結(jié)構(gòu) 73
思考題 80
參考文獻(xiàn) 80

第五章　無(wú)機(jī)材料的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 化學(xué)鍵類型及主要特征 81
第二節(jié) 成鍵效應(yīng)與非鍵類型 82
第三節(jié) 化學(xué)吸附的成鍵環(huán)境 84
第四節(jié) 電負(fù)性元素的吸附成鍵:四面體結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵 85
第五節(jié) 化學(xué)鍵性與晶格類型 87
一、晶體的鍵性 87
二、離子的極化 88
三、結(jié)晶化學(xué)定律 89
四、鮑林法則 89
五、典型無(wú)機(jī)化合物的晶格結(jié)構(gòu) 91
第六節(jié) 表面鍵弛豫 102
思考題 104
參考文獻(xiàn) 104

第六章　無(wú)機(jī)材料的電子結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 能帶結(jié)構(gòu) 106
一、價(jià)帶態(tài)密度特征 106
二、表面勢(shì)壘與形貌 108
第二節(jié) 斷鍵理論 109
一、勢(shì)壘限域 109
二、原子低配位 110
三、鍵長(zhǎng)與鍵能弛豫 110
四、鮑林的相關(guān)法則 112
五、BOLS的物理意義 112
六、非鍵電子極化 114
第三節(jié) 電子的釘扎與極化 115
一、芯能級(jí)偏移 115
二、經(jīng)典模型 117
三、哈密頓量和能級(jí)分裂 118
四、配位數(shù)效應(yīng)解析 120
五、配位數(shù)與電子結(jié)合能 121
第四節(jié) 量子釘扎與極化 126
一、Au和Ag 126
二、Rh和W 128
第五節(jié) 帶寬和帶尾 128
一、帶寬:電荷致密化 128
二、帶尾與表面態(tài) 129
三、GNR的帶隙展寬 130
思考題 134
參考文獻(xiàn) 134

第七章　納米材料的結(jié)構(gòu)與性能
第一節(jié) 納米材料及其主要效應(yīng) 136
一、納米材料與納米科技 136
二、納米材料的主要效應(yīng) 137
第二節(jié) 納米材料面臨的沖突與挑戰(zhàn) 142
一、與傳統(tǒng)概念的沖突 142
二、面臨的挑戰(zhàn) 144
第三節(jié) 納米材料的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)與性能 147
一、可能的物理機(jī)制 148
二、鍵弛豫(BOLS)表述 149
三、應(yīng)變誘導(dǎo)的剛度強(qiáng)化 151
四、能量釘扎 151
五、總結(jié) 152
第四節(jié) 納米材料的電子結(jié)構(gòu)與性能(形狀與尺寸效應(yīng)) 152
一、核殼模型:表體比 152
二、局域鍵平均近似 152
三、尺度關(guān)系 154
四、總結(jié) 155
第五節(jié) 納米固體的電子釘扎與極化 156
一、納米固體的芯能級(jí)偏移 156
二、電親和勢(shì)與功函數(shù) 161
第六節(jié) 量子釘扎的應(yīng)用與討論 165
一、釘扎無(wú)極化的Co和Pt 165
二、單層石墨和石墨帶邊界 166
三、總結(jié) 168
思考題 169
參考文獻(xiàn) 169

第八章　碳材料的結(jié)構(gòu)與性能
第一節(jié) 金剛石 171
一、概述 171
二、金剛石的分類 173
三、金剛石的化學(xué)組成 177
四、金剛石的結(jié)構(gòu) 179
五、金剛石的性質(zhì) 185
第二節(jié) 石墨 187
一、天然石墨的分類 188
二、晶體結(jié)構(gòu) 188
三、石墨的性質(zhì) 190
第三節(jié) 石墨烯 194
一、石墨烯的結(jié)構(gòu) 194
二、石墨烯的基本性能 198
第四節(jié) 碳納米管 204
一、碳納米管的發(fā)現(xiàn) 204
二、碳納米管的結(jié)構(gòu) 204
三、碳納米管的基本性質(zhì) 207
第五節(jié) 富勒烯 217
第六節(jié) 石墨炔 220
一、石墨炔的分類 220
二、石墨炔的性質(zhì) 221
第七節(jié) 石墨烷 223
第八節(jié) 石墨酮 223
思考題 224
參考文獻(xiàn) 224

第九章　碳化鎢的結(jié)構(gòu)與性能
第一節(jié) 碳化鎢的晶體結(jié)構(gòu) 227
第二節(jié) 碳化鎢納米顆粒的結(jié)構(gòu)與電催化性能 228
一、碳化鎢納米顆粒的制備 229
二、碳化鎢納米顆粒的分析與表征 229
三、碳化鎢納米顆粒的電催化性能 231
第三節(jié) 火柴棒型碳化鎢納米棒的結(jié)構(gòu)與電催化性能 233
一、火柴棒型碳化鎢納米棒的制備 234
二、火柴棒型碳化鎢納米棒分析與表征 234
三、火柴棒型碳化鎢納米棒的電催化性能 237
第四節(jié) 介孔碳化鎢納米片的結(jié)構(gòu)與電催化性能 237
一、介孔碳化鎢納米片的制備 237
二、介孔碳化鎢納米片的分析與表征 238
三、介孔碳化鎢納米片的電催化性能 242
第五節(jié) 自支撐介孔碳化鎢納米片
電極的結(jié)構(gòu)與電催化性能 243
一、自支撐介孔碳化鎢納米片電極的制備 243
二、自支撐介孔碳化鎢納米片電極的分析與表征 243
三、自支撐介孔碳化鎢納米片電極的電催化性能 248
第六節(jié) 分析與討論 249
思考題 250
參考文獻(xiàn) 250

第十章　二氧化鈦的結(jié)構(gòu)與性能
第一節(jié) 二氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu) 252
一、二氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu)特征 252
二、二氧化鈦的非晶態(tài) 254
三、二氧化鈦的表面結(jié)構(gòu) 255
第二節(jié) 半導(dǎo)體的能帶理論及光催化機(jī)理 257
第三節(jié) 材料的維度與性質(zhì) 260
第四節(jié) 一維二氧化鈦的結(jié)構(gòu)與性能 261
第五節(jié) 二維二氧化鈦的結(jié)構(gòu)與性能 263
一、二維材料 263
二、二維二氧化鈦的結(jié)構(gòu)與性能 265
三、面缺陷的設(shè)計(jì)與催化性能 266
第六節(jié) 特殊結(jié)構(gòu)二氧化鈦的結(jié)構(gòu)與性能 267
一、核殼結(jié)構(gòu) 267
二、異質(zhì)結(jié)構(gòu) 267
三、復(fù)雜多級(jí)結(jié)構(gòu) 268
思考題 268
參考文獻(xiàn) 269