[發明專利]吡啶-2,4,6-三甲酸錳鐵電功能材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910098445.7
• 申請日: 2009-05-11
• 公開（公告）號: CN101575735A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 鄭岳青;趙莉;許偉;劉文;謝洪珍;林建利
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C30B29/54
• 分類號: C30B29/54;C30B7/10;C07D213/79
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明涉及鐵電功能材料，具體涉及吡啶-2，4，6-三甲酸錳鐵電功能材料及其該鐵電功能材料的制備方法。

背景技術

鐵電材料是熱釋電材料中的一類，它的特點是不僅具有自發極化，而且在一定溫度范圍內，其自發極化偶極矩的大小和方向能隨外加電場的大小和方向而改變。新型鐵電材料由于在記憶存儲元件、濾波器、高性能絕緣體等現代電子器件中具有廣泛的應用前景，因而近年來開發性能優良的新型鐵電材料引起人們極大的研究興趣。從目前的研究現狀來看，大量的研究工作致力于發展無機化合物鐵電材料，然而對金屬-有機配合物鐵電材料的研究工作則顯得相對有限。由于鐵電功能材料結構的空間群必須為下述10個極性點群之一：C₁，C_s，C₂，C_2v，C₃，C_3v，C₄，C_4v，C₆，C_6v，因此鐵電材料的合成極具挑戰性，選擇合適的金屬離子與有機配體來實現新穎功能材料的設計和構筑顯得尤為重要。基于以上原因，人們在合成金屬-有機配合物鐵電材料時傾向于選擇具有手性特征的有機配體來提高形成具有以上極性點群結構的幾率，如熊仁根等人報道了采用手性配體N-(4-氰卞基)-(S)-脯氨酸、(S)-4-(4′-氨苯基)-2-氨基丁酸以及奎寧等與金屬離子構筑的鐵電功能材料。相反，采用非手性有機配體如苯環多羧酸、吡啶多羧酸構筑金屬-有機配合物鐵電功能材料的例子非常少見。

另一方面，通過前人的研究發現，最有希望獲得新穎功能材料的手段之一就是制備含兩種或兩種以上物理特性的化合物，早在1960年前蘇聯的Smolenskii以及Venevtsev兩個課題組已經研究了同時含有磁性和鐵電性質的材料，并顯示了新穎的混合特性——多鐵性質。這類材料為同時表現出鐵電性質和磁性的單相化合物，是一種新型多功能材料，滲透于現代技術的各個領域中，如器件小型化、聲納探測器以及傳感器等。雖然已有不少化合物存在這樣的混合特性，但磁性與鐵電性質的兼容性不是很好，到目前為止對于多鐵性材料的一些性能研究仍處于起步階段。因此，同時含有兩種物理性質化合物的性能研究，尤其是對金屬-有機配合物類混合功能材料的性能研究及其應用仍然是一項非常有挑戰性的課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種吡啶-2，4，6-三甲酸錳鐵電功能材料，該鐵電功能材料具有顯著的鐵電功能特征，P_s值為0.40(μC/cm²)，還具有反鐵磁性耦合作用，是一種磁性與鐵電性質的兼容性較好的鐵電功能材料。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：吡啶-2，4，6-三甲酸錳鐵電功能材料，該鐵電功能材料的分子式為[Mn₃(H₂O)₉(C₈H₂O₆N)₂]，該鐵電功能材料為純度不低于99％，能通過100目篩，褐色的單斜晶系粉體，具有Cc空間群(屬于上面10個點群中的C_s點群)結構，晶系的晶胞參數為：β＝117.16(3)°，該鐵電功能材料的電滯回線的2P_r(剩余極化強度)值為0.78(μC/cm²)，2E_c(矯頑磁場)值為117.90(kV/cm)，P_s(飽和極化強度)值為0.40(μC/cm²)，該鐵電功能材料的變溫磁化率曲線符合居里-威斯方程χ_m＝C/(T-Θ)，其中C(居里常數)為11.606(cm³·mol^-1·K)，Θ(韋斯常數)為-5.760(K)。

上述的鐵電功能材料的制備方法，包括下述步驟：

1)在聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中，按摩爾比為1∶0.8～1.5∶0.8～1.2∶0.8～1.2的比例，將可溶性二價錳鹽、吡啶-2，4，6-三甲酸(H₃ptc)、酸度調節劑和助劑H₂C₂O₄混合；