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第1章 离子交换反应和无机离子交换材料简介1

1.1 离子交换现象研发历史3

1.2 离子交换反应4

1.2.1 离子交换反应的定义4

1.2.2 离子交换反应以外的吸附反应5

1.3 无机离子交换材料的分类7

1.3.1 无机离子交换材料的化合物分类7

1.3.2 无机离子交换材料的结构分类8

1.4 离子交换位点的特点9

第2章 无机离子交换材料的合成及表征13

2.1 无机离子交换材料的合成法15

2.1.1 液相合成法15

2.1.2 固相合成法16

2.1.3 气相合成法16

2.1.4 其他合成法17

2.2 无机离子交换材料的表征17

2.2.1 组成分析17

2.2.2 物理化学特性20

2.3 硅酸铝盐27

2.3.1 沸石27

2.3.2 黏土矿物28

2.4 水合金属氧化物30

2.4.1 非结晶及微结晶性水合氧化物30

2.4.2 结晶性水合氧化物32

2.4.3 离子交换特性33

2.5 酸性盐33

2.6 复合氢氧化物、碱性盐35

2.7 其他无机离子交换材料37

2.7.1 杂多酸盐37

2.7.2 六氰铁酸盐37

2.7.3 其他38

第3章 离子交换反应的物理化学43

3.1 离子交换平衡45

3.1.1 质量作用模型45

3.1.2 离子交换等温线46

3.1.3 离子交换平衡的测定48

3.1.4 实例50

3.2 分配系数52

3.2.1 分配系数的物理化学52

3.2.2 离子选择系列和分离系数53

3.2.3 分配系数的测定54

3.2.4 实例55

3.3 pH滴定56

3.3.1 pH滴定的物理化学56

3.3.2 pH滴定的测定57

3.3.3 实例59

3.4 离子交换速度61

3.4.1 交换速度的物理化学61

3.4.2 离子交换速度的测定64

3.4.3 实例65

第4章 氧化物系无机离子交换材料的特征71

4.1 离子交换位点的特征73

4.1.1 表面OH基的生成和离子交换反应73

4.1.2 酸碱性形成因素73

4.2 水合氧化物的离子选择性74

4.2.1 阳离子交换选择性75

4.2.2 阴离子交换选择性78

4.3 离子选择性的起源80

4.3.1 固相中的静电相互作用和碱金属离子选择性80

4.3.2 化学相互作用和过渡金属离子选择性83

4.3.3 阴离子交换反应的机理84

4.3.4 阴离子交换反应的络合反应解析法86

4.3.5 其他因素90

4.3.6 表面化学吸附对选择性的影响93

4.4 离子筛作用和模板反应93

4.4.1 沸石93

4.4.2 层状多价金属酸性盐94

4.4.3 水合金属氧化物95

4.4.4 离子筛型交换材料的模板反应合成法95

4.4.5 细孔结构的评价——根据离子筛半径进行讨论98

4.4.6 阴离子筛作用99

4.5 层状材料的离子交换反应100

4.5.1 嵌入反应100

4.5.2 层状化合物的膨润、剥离反应102

4.5.3 表面电荷密度的影响104

4.5.4 黏土以外的层状化合物的膨润、剥离现象105

第5章 锰氧化合物多孔性结晶115

5.1 锰氧化合物多孔性结晶的分类117

5.2 模板反应结构控制118

5.3 模板离子抽取反应120

5.4 离子筛作用122

5.4.1 pH滴定曲线122

5.4.2 分配系数124

5.5 尖晶石型锰氧化合物125

5.5.1 尖晶石型锂锰氧化合物的合成法126

5.5.2 氧化还原型尖晶石（LiMn2O4）的结构和反应127

5.5.3 电化学解析128

5.5.4 基于Pt／λ-MnO2电极的Li+电化学嵌入、抽出反应131

5.5.5 λ-MnO2的pH滴定和氧化还原反应模型解析133

5.5.6 离子交换型尖晶石（Li1.3 3Mn1.6 7O4和Li1 6Mn1.6 O4）的结构和反应136

5.5.7 H1.3 3Mn1.6 7 O4和H1.6 Mn1.6 O4的pH滴定曲线137

5.5.8 尖晶石型锰氧化合物的结构解析139

5.5.9 框架结构中导入其他金属的方法141

5.5.10 从镁锰氧化合物前驱体制备的尖晶石型锰氧化合物142

5.6 隧道状锰氧化合物143

5.6.1 锰钡矿型锰氧化合物（[2×2]型隧道化合物）143

5.6.2 其他隧道状锰氧化合物145

5.7 层状锰氧化合物148

5.7.1 水钠锰矿型锰氧化合物148

5.7.2 其他层状锰氧化合物150

5.7.3 嵌入反应和软化学过程151

5.7.4 电化学嵌入／抽出反应153

5.8 水钠锰矿的剥离、再叠层反应155

5.8.1 4级胺离子的嵌入反应及其膨润过程155

5.8.2 水钠锰矿的水洗剥离156

5.8.3 单晶水钠锰矿型锰氧化合物的剥离、再叠层反应158

5.8.4 其他层状锰氧化合物的剥离反应160

5.8.5 剥离纳米片的再叠层反应161

5.9 自然界中锰氧化合物的生成162

第6章 无机离子交换材料在环境、资源领域的应用167

6.1 环境吸附剂的应用169

6.1.1 含氧阴离子的去除169

6.1.2 其他有害成分的去除176

6.2 海水中微量成分锂的吸附181

6.2.1 海水锂吸附剂的开发182

6.2.2 交换柱海水锂吸附186

6.2.3 流体力学解析188

6.2.4 脱附、分离、浓缩、晶析程序189

6.2.5 规模化回收技术的开发192

6.2.6 膜状吸附剂的开发195

6.3 海水中其他微量成分的吸附196

6.3.1 钼、钒吸附198

6.3.2 铀吸附200

6.3.3 硝酸、磷酸、硼酸吸附202

6.3.4 其他离子吸附206

第7章 无机离子交换材料在其他领域的应用215

7.1 在生物领域的应用217

7.1.1 生物成分用吸附剂217

7.1.2 在抗菌剂上的应用218

7.2 在高纯度化领域的应用219

7.3 非水系离子交换反应221

7.3.1 熔盐中的离子交换反应221

7.3.2 有机溶剂、混合溶剂系中的离子交换反应223

7.4 轻元素同位素分离223

7.4.1 离子筛无机离子交换材料的锂同位素分离效应224

7.4.2 多价金属磷酸盐的锂同位素分离效应227

第8章 展望233

附字236

使用符号236

索引240