本書是材料科學與工程系列教材之一。全書共6章，可以劃分為兩大部分：部分包括材料化學概論和材料化學基礎理論；第二部分包括金屬材料化學、無機非金屬材料化學、高分子化學、有機-無機雜化材料化學。部分重點介紹材料化學的特性、化學在材料科學中的作用、材料化學發(fā)展趨勢以及后續(xù)章節(jié)涉及的基礎理論知識。第二部分主要介紹各類材料制備中的基礎科學問題、共性基礎化學知識以及相關學科發(fā)展的新成就。每章末附有習題和參考文獻，后附有各章節(jié)的英漢詞匯對照，方便讀者拓展、鞏固所學內(nèi)容。
本書可以作為高等院校材料科學與工程以及材料化學等專業(yè)的本科生教材，也可以供其他有關專業(yè)和對材料化學感興趣的讀者閱讀和參考。
材料化學作為化學研究和新材料技術的一個關鍵領域正在世界范圍內(nèi)獲得越來越廣泛的認識，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期刊的傳播，材料化學開始受到人們的高度關注，其重要性也得到了充分體現(xiàn)。2009年之后，材料化學已成為理論和應用化學的一個主要增長部分，根據(jù)對期刊論文引用量、提交的論文數(shù)量以及完全或部分致力于該學科的期刊的統(tǒng)計可見，材料化學在化學領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，上海交通大學材料科學與工程學院于2005年經(jīng)學院教學委員會研究決定，開始開設本科生材料化學課程，由郭興伍老師負責制訂材料化學課程教學大綱、編寫材料化學講義。2013年1月，在郭興伍老師的組織領導下，經(jīng)過教學團隊的艱苦努力，翻譯出版了在國際上具有重要影響力的材料化學專著Chemistry of Advanced Materials，并將其作為上海交通大學材料科學與工程學院本科生材料化學課程的重要參考書籍，該書為材料化學課程教學質(zhì)量的提高起到了積極的促進作用，得到了徐祖耀院士的稱贊與好評。本教材則是在上海交通大學材料科學與工程學院本科生多年使用的材料化學講義的基礎上編寫而成。
本教材所講內(nèi)容基于多年教學實踐和經(jīng)驗的積累，力圖嘗試解決材料化學課程中以下重點和難點：①材料化學涉及的內(nèi)容和問題非常廣泛，具有非常突出的多學科或者交叉學科性質(zhì)，如何對材料化學的共性和基本科學問題進行凝煉；②材料化學課程在培養(yǎng)本科生中的定位和任務；③如何合理設置材料化學課程的教學內(nèi)容；④基于材料化學的課程內(nèi)容與大學化學、高分子化學、材料熱力學、量子力學與固體物理以及材料科學基礎等課程內(nèi)容的分工、銜接和異同點，如何避免出現(xiàn)材料化學教材內(nèi)容與這些課程內(nèi)容的重復問題。此外，本教材還希望達到培養(yǎng)學生如何從原子、分子水平來思考、了解和控制材料組織結構對材料性能影響的目的，讓學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問題在思想方法上的不同。
其中，材料化學概論和材料化學基礎理論重點介紹材料化學的特性、化學在材料科學中的作用、材料化學發(fā)展趨勢以及后續(xù)章節(jié)涉及的基礎理論知識。金屬材料化學和無機非金屬材料化學主要介紹制備金屬及無機非金屬材料的基本原理和基本方法、基本化學反應、共性化學問題與化學規(guī)律。高分子材料化學部分重點介紹了活性中心的重要性、不同聚合反應的機理和聚合方法。有機-無機雜化材料化學主要介紹有機-無機雜化材料的定義、合成方法、特點和發(fā)展現(xiàn)狀，有機-無機雜化材料與納米復合材料的區(qū)別以及其在相關領域的重要應用。
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責完成。
本教材在編寫和出版過程中得到了上海交通大學材料科學與工程學院單愛黨書記、王敏副院長、朱申敏副院長等學院領導的親切關懷和大力支持，獲得了上海交通大學材料科學與工程學院本科教材建設項目的資助；在內(nèi)容的選取、架構的組織以及如何提高材料化學課程教學質(zhì)量等方面得到了陳世樸教授、錢苗根教授和李戈揚教授等的悉心指導和幫助；在編寫過程中，還征求了有關教師和學生的意見和建議，并參閱和引用了大量的國內(nèi)外文獻資料。作者在此對所有關心本教材的老師及同學表示衷心的感謝！
希望此書能給學習材料化學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、不妥和錯誤之處，敬請讀者批評指正，幫助我們改進提高，以便有機會再版時更正。
編者
2022年1月于上海
第1章 材料化學概論
1.1 材料化學的特性
1.2 化學在材料科學中的作用
1.3 材料科學中的問題和可能的化學解決方法
1.3.1 用化學方法解決材料科學問題的實例
1.3.2 基礎化學研究與材料科學之間的相關性
1.3.3 一個對化學和材料科學產(chǎn)生積極作用的學科生物學
1.4 材料化學的發(fā)展趨勢
1.4.1 磁性、電性、多鐵性和超導材料
1.4.2 多孔材料
1.4.3 電池材料
1.4.4 發(fā)光材料
習題
參考文獻
第2章 材料化學基礎理論
2.1 分子軌道理論
2.1.1 引言
2.1.2 分子軌道理論要點
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 配位化學與晶體場理論
2.3.1 過渡金屬
2.3.2 配位化合物和配位體
2.3.3 計算過渡金屬絡合物中d軌道的電子數(shù)
2.3.4 晶體場理論
2.3.5 光譜化學系列
2.3.6 金屬和配位體之間的成鍵軌道
2.3.7 晶體場穩(wěn)定能、電子配對和洪德規(guī)則
2.3.8 八面體與非八面體絡合物
2.3.9 姜-泰勒效應
2.3.10 過渡金屬絡合物的穩(wěn)定性
2.3.11 螯合物與大環(huán)的作用
2.4 缺陷化學
2.4.1 本征點缺陷和雜質(zhì)點缺陷
2.4.2 電子缺陷
2.4.3 克羅格-文克缺陷化學符號
2.4.4 色心
2.4.5 晶體缺陷對陶瓷性能的影響
2.4.6 導電高分子及其摻雜
習題
參考文獻
第3章 金屬材料化學
3.1 冶金電化學理論基礎
3.1.1 原電池與標準電極電位
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
3.4.3 氣體與金屬熔體和熔渣反應
3.4.4 金屬液與熔渣間的氧化-還原反應
3.5 金屬的腐蝕
3.5.1 金屬腐蝕定義
3.5.2 電化學極化
3.5.3 鈍化
3.5.4 金屬腐蝕的防護方法
習題
參考文獻
第4章 無機非金屬材料化學
4.1 液相無機材料化學
4.1.1 溶解、結晶與沉淀
4.1.2 水熱法
4.1.3 溶膠-凝膠法
4.1.4 生物礦化
4.2 固相無機材料化學
4.2.1 固相反應簡介
4.2.2 不同固相反應的反應機理
4.2.3 陶瓷材料化學
4.2.4 粉末冶金
4.3 氣相材料化學
4.3.1 化學氣相沉積概述
4.3.2 化學氣相沉積前驅(qū)體的分類與反應性
4.3.3 冷、熱壁化學氣相沉積反應器的比較
4.3.4 選擇性化學氣相沉積
4.3.5 前驅(qū)體的輸送方法
4.3.6 其他化學氣相沉積方法
習題
參考文獻
第5章 高分子材料化學
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 聚合反應分類
5.1.4 聚合方法分類
5.2 自由基聚合反應
5.2.1 自由基
5.2.2 自由基聚合反應
5.2.3 自由基聚合反應動力學
5.2.4 聚合物的動力學鏈長和平均聚合度
5.2.5 影響自由基聚合反應的因素
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
5.4.3 逐步聚合實施方式
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 嵌段共聚物的應用
習題
參考文獻
第6章 有機-無機雜化材料化學
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 雜化材料與納米復合材料
6.1.3 無機和有機成分結合的優(yōu)點
6.1.4 由界面決定的材料
6.1.5 反應機理的作用
6.2 雜化材料的合成方法
6.2.1 無機材料的原位形成
6.2.2 某種無機材料存在時合成有機聚合物
6.2.3 同時形成無機和有機兩種組分的雜化材料
6.2.4 組成單元法
6.3 雜化材料結構的工程設計
6.4 雜化材料的性能和應用
6.5 雜化材料的表征
習題
參考文獻
英漢詞匯對照
書單推薦
