[發(fā)明專利]L-酒石酸硫酸鈰鐵電功能材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110284519.3
• 申請(qǐng)日: 2011-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN102330153A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭岳青;常海圣;許偉;朱紅林;林建利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): C30B29/54
• 分類號(hào): C30B29/54;C30B29/56;C30B7/10
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵電功能材料，具體涉及L-酒石酸硫酸鈰鐵電功能材料及其該鐵電功能材料的制備方法。

背景技術(shù)

鐵電材料是熱釋電材料中的一類，它的特點(diǎn)是不僅具有自發(fā)極化，而且在一定溫度范圍內(nèi)，其自發(fā)極化偶極矩的大小和方向能隨外加電場(chǎng)的大小和方向而改變。鐵電功能材料的空間群結(jié)構(gòu)是下述極性點(diǎn)群的其中之一：C₁，C_s，C₂，C_2v，C₃，C_3v，C₄，C_4v，C₆，C_6v。由于鐵電材料具有優(yōu)良的鐵電、介電、熱釋電以及壓電等特性，被廣泛應(yīng)用于鐵電存儲(chǔ)器、紅外探測(cè)器、聲表面波和集成光電器件等現(xiàn)代電子技術(shù)、光電子和微機(jī)械技術(shù)等固態(tài)器件方面，鐵電材料及其應(yīng)用研究已成為凝聚態(tài)物理、固體電子學(xué)領(lǐng)域最熱門的研究課題之一。從目前的研究現(xiàn)狀來看，對(duì)于具有高性能的鐵電材料的研究和開發(fā)應(yīng)用仍然處于發(fā)展階段，且集中在無機(jī)化合物鐵電材料，而對(duì)金屬-有機(jī)配合物鐵電材料的研究工作則處于起步階段，研究成果顯得相對(duì)有限。金屬有機(jī)配位化學(xué)的發(fā)展為新型功能材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了嶄新的思路，并大大推動(dòng)了材料科學(xué)的發(fā)展。其主要策略在于通過選擇合適的金屬離子與有機(jī)配體，借助金屬離子與有機(jī)配體之間的配位鍵合作用，來實(shí)現(xiàn)新穎功能材料的設(shè)計(jì)和構(gòu)筑。由于鐵電功能材料對(duì)其微觀晶體結(jié)構(gòu)的空間群必須為上述10個(gè)極性點(diǎn)群之一，因此對(duì)鐵電材料的合成極具挑戰(zhàn)性，如何選擇合適的金屬離子與有機(jī)配體來實(shí)現(xiàn)新穎功能材料的設(shè)計(jì)和構(gòu)筑顯得尤為關(guān)鍵。基于以上原因，人們?cè)诤铣山饘?有機(jī)配合物鐵電材料時(shí)傾向于選擇具有手性特征的有機(jī)配體來提高形成具有以上極性點(diǎn)群結(jié)構(gòu)的幾率，到目前為止僅熊仁根等人報(bào)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(gòu)筑的鐵電功能材料。而以酒石酸作為手性源，摻入其它無機(jī)陰離子來共同構(gòu)筑和制備鐵電功能材料，尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提供一種鐵電特性較好，飽和極化強(qiáng)度Ps值為0.335μC·cm^-2的L-酒石酸硫酸鈰的新型鐵電功能材料。

本發(fā)明還提供了該L-酒石酸硫酸鈰鐵電功能材料的制備方法，該制備方法具有流程少，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，原料使用的二氧化鈰與酒石酸，無污染，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：L-酒石酸硫酸鈰鐵電功能材料，該鐵電功能材料的分子式為[[Ce₂(H₂O)₂(L-(+)-tar)₂(SO₄)]·4H₂O]，該鐵電功能材料為能通過100目篩的白色單斜晶系粉體，純度不低于99％，其微觀晶體結(jié)構(gòu)具C2空間群(屬于C₂極性點(diǎn)群)，晶體的晶胞參數(shù)為：β＝91.47(9)°，該鐵電功能材料的鐵電特征參數(shù)分別為：2Pr＝0.316μC/cm²，2Ec＝54.1kV/cm，Ps＝0.335μC/cm²。其飽和極化強(qiáng)度是羅息鹽(NaKC₄H₄O₆·4H₂O)的飽和極化強(qiáng)度(Ps＝0.25μC·cm^-2)的1.34倍，鐵電性能較好。

該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(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，按二氧化鈰與L-(+)-酒石酸、硫酸的摩爾比為1∶1～2∶0.8～1.2的比例，將二氧化鈰、L-(+)-酒石酸(L-(+)-tar)、硫酸溶液均勻混合，所述硫酸溶液的濃度為0.8～1.2mol/L；

2)在上述不銹鋼反應(yīng)釜中加入去離子水，所述二氧化鈰物的摩爾數(shù)與所述去離子水的體積之比為1∶5～10，攪拌均勻后，密封不銹鋼反應(yīng)釜，在120～200℃溫度條件下，進(jìn)行水熱反應(yīng)3～10天；

3)水熱反應(yīng)完成后，讓所述不銹鋼反應(yīng)釜以每小時(shí)1～10℃的降溫速率冷卻至室溫，得到無色的L-酒石酸硫酸鈰片狀晶體；

4)對(duì)所述L-酒石酸硫酸鈰片狀晶體進(jìn)行研磨，用100目篩篩選，通過100目篩的為白色的L-酒石酸硫酸鈰單斜晶系粉體。

在步驟1中，所述二氧化鈰與L-(+)-酒石酸、硫酸的摩爾比為1∶2∶1。