[發明專利]1,2,3,4-丁烷四羧酸錳鐵電材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110384200.8
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102425010A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 朱紅林;林建利;許偉;余坦國;鄭岳青
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C30B29/54
• 分類號: C30B29/54;C30B7/10
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 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1，2，3，4-丁烷四羧酸錳鐵電材料及其制備方法。?

背景技術

鐵電材料是指具有鐵電效應的一類材料，在不加外電場時就具有自發極化現象，其自發極化的方向能夠被外加電場反轉或重新定向。鐵電材料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。由于鐵電材料具有優良的鐵電性、壓電性、熱釋電性及非線性光學等特性，在鐵電存儲器，可用于制作鐵電存儲器、熱釋電紅外探測器、空間光調制器、光波導、介質移相器、壓控濾波器等現代電子技術和微機械技術等固態新型元器件，這些元器件在航空航天、通信、家電、國防等領域具有廣泛的應用前景。因而鐵電材料及其應用研究已成為凝聚態物理、微電子學等領域最熱門的研究課題之一。?

自19世紀開始，科學家就開始對材料的鐵電性進行研究，1894年Pockels報道了羅息鹽具有異常大的壓電常數，1920年法國的Valasek觀察到羅息鹽晶體(斜方晶系)的鐵電電滯回線；1935年、1942年又發現了磷酸二氫鉀(KH₂PO₄)及其類似晶體中的鐵電性與鈦酸鋇(BaTiO₃)陶瓷的鐵電性。總的來說，鐵電晶體概括起來可以分為兩大類：第一類以磷酸二氫鉀(KH₂PO₄)簡稱KDP為代表，這類鐵電物質具有氫鍵。另一類則是以鈦酸鋇(BaTiO₃)為代表的鐵電體。從目前的研究現狀來看，對于具有高性能的鐵電材料的研究和開發應用仍然處于發展階段，因而探索和開發新穎鐵電材料、不斷發展其制備工藝，仍是材料工作者不斷致力的方向之一。金屬有機配位化學的發展為新型功能材料的設計和開發提供了嶄新的思路，并大大推動了材料科學的發展。其主要策略在于通過選擇合適的金屬離子與有機配體，借助金屬離子與有機配體之間的配位鍵合作用，來實現新穎功能材料的設計和構筑。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供1，2，3，4-丁烷四羧酸錳鐵電材料，該鐵電材料是由柔性1，2，3，4-丁烷四羧酸有機配體與Mn²⁺離子構筑的金屬-有機配合物，并且表現出明?顯的鐵電性能特征。?

本發明還提供了該1，2，3，4-丁烷四羧酸錳鐵電材料的制備方法，該制備方法具有流程少，工藝簡單，對設備要求低，原料使用的錳鹽與丁烷四羧酸，無污染，成本低，易于產業化等優點。?

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：1，2，3，4-丁烷四羧酸錳鐵電材料，該鐵電功能材料分子式為[Mn₂(H₂O)₅(C₈H₆O₈)]·2H₂O，該鐵電功能材料為能通過100目篩的白色粉體，純度不低于99％，屬F₂dd空間群結構，晶體的晶胞參數為：?其鐵電特征參數分別為：飽和極化強度Ps＝0.23μC·cm^-2，剩余極化強度2Pr＝0.11μC·cm^-2，矯頑電場2Ec＝26.36kv·cm^-1。?

該鐵電功能材料的制備方法之一，將四水醋酸錳(MnAc₂·4H₂O)與1，2，3，4-丁烷四羧酸以摩爾比為4∶1～4的比例加入到聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中，攪拌均勻后密封，在140℃～160℃下水熱反應2～5天，反應后自然冷卻至室溫，過濾得到無色塊狀的1，2，3，4-丁烷四羧酸錳晶體，將1，2，3，4-丁烷四羧酸錳晶體置于瑪瑙研缽中研磨，過100目篩得到1，2，3，4-丁烷四羧酸錳鐵電材料粉體。?

上述方法為水熱合成：是指在溫度100-1000℃條件下利用水溶劑，將反應物籍特定水熱反應所進行的合成，反應物在溶劑中的物性和化學反應性能具有很大改變，可以使復雜離子間的反應加速和加劇，使物質的氧化-還原電位發生明顯變化。?

該鐵電功能材料的制備方法之二，包括下述步驟：?

a、將1，2，3，4-丁烷四羧酸溶于純水中，配成濃度為0.01～0.1mol/L的1，2，3，4-丁烷四羧酸溶液備用；?