[發(fā)明專利]鄰菲羅啉丙二酸銅鐵電功能材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210400953.8
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102924486A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭岳青;金陵;許偉;朱紅林;林建利
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: C07F1/08
• 分類號: C07F1/08
• 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，具體涉及鄰菲羅啉丙二酸銅鐵電功能材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鐵電功能材料是指其晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場時(shí)就具有自發(fā)極化現(xiàn)象，自發(fā)極化的方向能夠被外加電場反轉(zhuǎn)或重新定向的一類功能材料。其具有優(yōu)良的鐵電、介電、熱釋電以及壓電等特性，從而被廣泛應(yīng)用于鐵電存儲器、紅外探測器、聲表面波和集成光電器件等現(xiàn)代電子技術(shù)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。

早在18到19世紀(jì)，科學(xué)家就對材料的鐵電性能進(jìn)行研究，最早獲得使用的鐵電材料是羅息鹽(酒石酸鉀鈉)，1894年P(guān)ockels報(bào)道了羅息鹽具有異常大的壓電常數(shù)，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(fā)現(xiàn)了磷酸二氫鉀(KH₂PO₄)及其類似晶體中的鐵電性，及鈦酸鋇(BaTiO₃)陶瓷的鐵電性。從目前的研究現(xiàn)狀來看,對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。金屬有機(jī)配位化學(xué)的發(fā)展為新型鐵電功能材料的設(shè)計(jì)合成和制備及其開發(fā)提供了嶄新的思路，并大大推動了材料科學(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。由于鐵電功能材料的微觀晶體結(jié)構(gòu)的空間群為10個(gè)極性點(diǎn)群之一，因此對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。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鄰菲羅啉丙二酸銅鐵電功能材料，鄰菲羅啉丙二酸銅為新的鐵電功能材料，具有較好的鐵電性能，飽和極化強(qiáng)度與羅息鹽相當(dāng)。本發(fā)明還提供了鄰菲羅啉丙二酸銅的制備方法，該制備方法具有流程少，工藝簡單，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：鄰菲羅啉丙二酸銅鐵電功能材料，鄰菲羅啉丙二酸銅的分子式為[Cu₂(phen)₂(H₂O)₃(mal)(ClO₄)](ClO₄)，其中phen為鄰菲羅啉，mal為丙二酸，該鐵電功能材料為藍(lán)色粉體，純度不低于99%，屬P2₁空間群晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞參數(shù)為：其鐵電特征參數(shù)分別為：飽和極化強(qiáng)度Ps=0.25μC·cm^-2，剩余極化強(qiáng)度2Pr=0.20μC·cm^-2，矯頑電場2Ec=3.59kv·cm^-1。該材料是由柔性丙二酸有機(jī)配體與Cu²⁺離子、高氯酸根離子以及鄰菲羅啉構(gòu)筑成金屬-有機(jī)配合物，具有較好的鐵電特性。

上述鄰菲羅啉丙二酸銅鐵電功能材料的制備方法，其步驟如下：

a、將高氯酸銅溶于去離子水中，配成摩爾濃度為0.2～0.6mol/L的高氯酸銅溶液待用；

b、將丙二酸溶于去離子水中，攪拌至完全溶解，配成摩爾濃度為0.1～0.3mol/L的丙二酸溶液，按丙二酸與高氯酸銅的摩爾比1：2的比例，將所述丙二酸溶液與所述高氯酸銅溶液混合均勻，得到淡藍(lán)色溶液；

c、將鄰菲羅啉溶于乙醇中，配成摩爾濃度為0.2～0.6mol/L的鄰菲羅啉溶液，然后按鄰菲羅啉與高氯酸銅的摩爾比1：1的比例，將所述鄰菲羅啉溶液與上述淡藍(lán)色溶液混合均勻，待形成藍(lán)色懸濁液，過濾除去不溶物，濾液靜置于室溫，待深藍(lán)色狀晶體析出完畢，過濾，將深藍(lán)色狀晶體研磨成過100目篩的粉體，得到純度不低于99%的鄰菲羅啉丙二酸銅鐵電功能材料。鄰菲羅啉丙二酸銅的分子式經(jīng)成份分析和測定為[Cu₂(phen)₂(H₂O)₃(mal)(ClO₄)](ClO₄)，粉體經(jīng)X-射線衍射，得到如圖2所示的PXRD圖譜的粉體晶相。