第一章　無機材料基礎知識
第一節(jié) 無機材料及其主要類型 1
一、無機材料定義與分類 1
二、無機材料的主要類型 2
第二節(jié) 無機材料的原子及其結構 4
一、原子 4
二、原子結構 5
三、原子中電子的運動和分布 6
第三節(jié) 結合鍵及其相關理論 10
一、離子晶體與靜電吸引理論 10
二、共價晶體與價鍵理論 14
三、配合物與晶體場理論 20
第四節(jié) 無機材料結構特征及結構-性能-工藝之間的關系 23
一、結構特征 23
二、結構-性能-工藝之間的關系 23
第五節(jié) 無機材料科學與工程 24
一、無機材料科學與工程的含義 24
二、無機材料科學與工程的主要研究對象 24
思考題 25
參考文獻 26

第二章　晶體學基礎知識
第一節(jié) 無機物的類型 27
第二節(jié) 晶體及其結構 29
第三節(jié) 晶體基本性質 38
第四節(jié) 晶體的分類 42
思考題 48
參考文獻 48

第三章　無機材料的表面結構
第一節(jié) 固體表面結構 49
第二節(jié) 面缺陷 58
第三節(jié) 固液界面 58
一、過冷:表面預熔 58
二、過熱:界面效應 60
第四節(jié) 擴散和晶體生長 61
思考題 66
參考文獻 66

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

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

第六章　無機材料的電子結構
第一節(jié) 能帶結構 106
一、價帶態(tài)密度特征 106
二、表面勢壘與形貌 108
第二節(jié) 斷鍵理論 109
一、勢壘限域 109
二、原子低配位 110
三、鍵長與鍵能弛豫 110
四、鮑林的相關法則 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、芯能級偏移 115
二、經(jīng)典模型 117
三、哈密頓量和能級分裂 118
四、配位數(shù)效應解析 120
五、配位數(shù)與電子結合能 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 134

第七章　納米材料的結構與性能
第一節(jié) 納米材料及其主要效應 136
一、納米材料與納米科技 136
二、納米材料的主要效應 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) 納米材料的化學鍵結構與性能 147
一、可能的物理機制 148
二、鍵弛豫(BOLS)表述 149
三、應變誘導的剛度強化 151
四、能量釘扎 151
五、總結 152
第四節(jié) 納米材料的電子結構與性能(形狀與尺寸效應) 152
一、核殼模型:表體比 152
二、局域鍵平均近似 152
三、尺度關系 154
四、總結 155
第五節(jié) 納米固體的電子釘扎與極化 156
一、納米固體的芯能級偏移 156
二、電親和勢與功函數(shù) 161
第六節(jié) 量子釘扎的應用與討論 165
一、釘扎無極化的Co和Pt 165
二、單層石墨和石墨帶邊界 166
三、總結 168
思考題 169
參考文獻 169

第八章　碳材料的結構與性能
第一節(jié) 金剛石 171
一、概述 171
二、金剛石的分類 173
三、金剛石的化學組成 177
四、金剛石的結構 179
五、金剛石的性質 185
第二節(jié) 石墨 187
一、天然石墨的分類 188
二、晶體結構 188
三、石墨的性質 190
第三節(jié) 石墨烯 194
一、石墨烯的結構 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、碳納米管的結構 204
三、碳納米管的基本性質 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 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 224

第九章　碳化鎢的結構與性能
第一節(jié) 碳化鎢的晶體結構 227
第二節(jié) 碳化鎢納米顆粒的結構與電催化性能 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構與電催化性能 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構與電催化性能 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
電極的結構與電催化性能 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 250

第十章　二氧化鈦的結構與性能
第一節(jié) 二氧化鈦的晶體結構 252
一、二氧化鈦的晶體結構特征 252
二、二氧化鈦的非晶態(tài) 254
三、二氧化鈦的表面結構 255
第二節(jié) 半導體的能帶理論及光催化機理 257
第三節(jié) 材料的維度與性質 260
第四節(jié) 一維二氧化鈦的結構與性能 261
第五節(jié) 二維二氧化鈦的結構與性能 263
一、二維材料 263
二、二維二氧化鈦的結構與性能 265
三、面缺陷的設計與催化性能 266
第六節(jié) 特殊結構二氧化鈦的結構與性能 267
一、核殼結構 267
二、異質結構 267
三、復雜多級結構 268
思考題 268
參考文獻 269