[發(fā)明專利]一種鐵電材料硼鍺酸鉀及其制備方法和用途無(wú)效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 200810071333.8 | 申請(qǐng)日： | 2008-07-03 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN101619491A | 公開（公告）日： | 2010-01-06 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 楊國(guó)昱;潘春陽(yáng) | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所 |
| 主分類號(hào)： | C30B29/22 | 分類號(hào)： | C30B29/22;C30B7/10;C04B35/01 |
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| 地址： | 350002福*** | 國(guó)省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 材料 硼鍺酸鉀 及其 制備 方法 用途 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種鐵電材料硼鍺酸鉀化合物(分子式：K2B2Ge3O10)的制備和 應(yīng)用。
背景技術(shù)
鐵電材料是一種同時(shí)具有鐵電、壓電、熱釋電、電光等性能的多功能材料。 所謂鐵電材料，是指晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)極化現(xiàn)象，其自發(fā)極 化的方向能夠被外加電場(chǎng)反轉(zhuǎn)或重新定向的材料。材料的這種特性被稱為“鐵電 現(xiàn)象”或“鐵電效應(yīng)”。近些年來(lái)，鐵電材料發(fā)展極為迅速，已廣泛應(yīng)用于電子技 術(shù)、激光技術(shù)、紅外探測(cè)技術(shù)、超聲(和微波聲學(xué))技術(shù)、固態(tài)記憶和顯示技 術(shù)以及其他工程技術(shù)方面，而研制和生產(chǎn)性能優(yōu)良的鐵電材料，又是發(fā)展各種 鐵電、壓電、熱電和電光等功能器件的基礎(chǔ)。因此，目前國(guó)際上對(duì)鐵電材料的 研制和探索十分活躍。
目前人們對(duì)鐵電材料的研究和應(yīng)用主要集中在致密相無(wú)機(jī)材料上。近幾年 來(lái)，具有鐵電效應(yīng)的空曠骨架硼鍺酸鹽化合物引起了人們的極大研究興趣，這 是由于這類化合物經(jīng)過(guò)模板合成可以精心調(diào)控骨架的空曠程度，同時(shí)具有催化、 吸附、分離、二階非線性光學(xué)及鐵電性質(zhì)等，可以實(shí)現(xiàn)具有微孔材料性質(zhì)和鐵 電性質(zhì)的多功能復(fù)合型材料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于合成一種鐵電材料硼鍺酸鉀(分子式：K2B2Ge3O10)， 其技術(shù)方案如下：
我們選擇鍺的氧化鍺(GeO2)，四硼酸鉀(K2B4O7·2H2O)作為原料，其摩爾比 為1-1.73∶1.04-1.11，采用水，乙二醇和1，4-丁二胺作為混和溶劑，在水(劑) 熱反應(yīng)條件下，二氧化鍺和四硼酸鉀直接反應(yīng)，生長(zhǎng)了硼鍺酸鉀化合物的單晶。
我們測(cè)得該硼鍺酸鉀化合物的晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)一維的鏈堆積成一個(gè)新穎的 三維空曠骨架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：
分子式為K2B2Ge3O10，分子量為477.65，單斜晶系，空間群為C2，單胞參 數(shù)為α＝γ＝90°，β＝ 131.237(6)°，Z＝4。
本發(fā)明提供的二氧化鍺與四硼酸鉀形成的硼鍺酸鉀化合物是在水(劑)熱 條件下一步合成方法生長(zhǎng)出的晶體。本發(fā)明所采用的材料制備工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)率 高及重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。
該硼鍺酸鹽化合物可能是一種新型的鐵電晶體材料，該材料的優(yōu)點(diǎn)是不易 溶于一般的溶劑、熱分解溫度高(空氣氛中可以穩(wěn)定到500℃)、顏色淺、光吸收 低、透光范圍大。
該發(fā)明所制備的鐵電晶體材料可應(yīng)用于制造二次諧波發(fā)生器，上、下頻率 轉(zhuǎn)換器，光參量振蕩器等非線性光學(xué)器件以及用于存儲(chǔ)和恢復(fù)信息、傳輸光信 息、圖像顯示和全息照像中的編頁(yè)器、鐵電光閥陣列作全息照像的存儲(chǔ)等。
具體實(shí)施方式
1、化合物的制備
將1.0×10-3-1.73×10-3mol?GeO2加入到2.71×10-2mol乙二醇，9.07×10-3mol?1，4- 丁二胺，5.56×10-2mol水的混和溶劑中，強(qiáng)烈攪拌下再加入1.04×10-3-1.11×10-3g 的K2B4O7·2H2O，混合物的摩爾比為GeO2∶1，4-丁二胺∶K2B4O7·2H2O∶H2O∶ 乙二醇＝1-1.73∶9.07∶1.04-1.11∶55.56∶27.10。繼續(xù)攪拌2個(gè)小時(shí)后封入 30ml反應(yīng)釜中，180℃反應(yīng)7天，室溫下自然冷卻，過(guò)濾、洗滌后在空氣中涼 干，得到白色晶體。經(jīng)X-射線單晶衍射分析，確定該晶體為K2B2Ge3O10。
2、性能測(cè)試
我們對(duì)得到的硼鍺酸鉀化合物進(jìn)行鐵電性能測(cè)試。該化合物的極化強(qiáng)度P與 外施電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系曲線表明具有明顯的鐵電效應(yīng)。
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