[發明專利]一種具有磁制冷和鐵電雙功能釓化合物及其制備方法

無效

• 申請號: 201210537507.1
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103012450A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 程鵬;王玉霞;師唯
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C07F5/00
• 分類號: C07F5/00;C09K5/14
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

【技術領域】

本發明涉及磁制冷和鐵電雙功能材料，特別是一種具有磁制冷和鐵電雙功能釓化合物及其制備方法。

【背景技術】

郎杰斐（P.Langevin）在1907年曾經提到，如果順磁物質在絕熱去磁過程中，溫度也會隨著降低。從磁學機理上分析，在受磁場作用磁化時，含有順磁離子的固體磁性物質的磁有序度加強，而此時磁熵減小，對外放出熱量；反之，將其去磁，磁有序度下降，此時磁熵就會增大，又要從外界吸收熱量。這種磁性離子物質在磁場施加與除去過程中所表現的熱現象稱為磁熱效應（magneto–caloriceffect,MCE)。1927年,德貝（Debye）和杰克（Giauque）曾預言預言可以利用此效應制冷。此后，杰克1933年實現了絕熱去磁制冷。從此，在極低溫領域（mK級至16K范圍）磁制冷發揮了很大作用。現在低溫磁制冷技術比較成熟。美國、日本、法國均研制出多種低溫磁制冷冰箱，為各種科學研究創造極低溫條件。例如用于衛星、宇宙飛船等航天器的參數檢測和數處理系統中，磁制冷還用在氦液化制冷機上。同時，在一定溫度范圍內，鐵電材料的自發極化偶極矩能隨外施電場的方向而改變。高性能的鐵電材料是一類具有廣泛應用前景的功能材料,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.研究者們選用不同的鐵電材料進行研究,并不斷探索制備工藝,只是到目前為止對于鐵電材料的一些性能的研究還沒有達到令人滿意的地步。隨著材料的發展，人們對多功能材料的開發和研究更加備受關注。將磁性和電性結合在一個材料里是一件很有挑戰性，但是也很有意義的事情。

我們曾經申請過一個同時具備鐵磁、鐵電雙功能鏑單分子磁體的專利，專利號：ZL?201110026019.X，專利名稱：一種具有鐵磁、鐵電雙功能的鏑單分子磁體及其制備方法。在此基礎上，我們選用適合磁制冷材料條件的釓離子取代鏑離子，得到了一種具有良好磁制冷和鐵電雙功能釓化合物。

【發明內容】

本發明的目的是針對上述技術現狀，提供一種具有磁制冷和鐵電雙功能釓化合物及其制備方法，該釓化合物具有良好的磁制冷和鐵電性質，為實現兼具高密度存儲設備材料和鐵電存儲器等多功能材料提供了很好的材料。

本發明的技術方案：

一種具有磁制冷和鐵電雙功能釓化合物，其化學式為[Gd₃(HL)(H₂L)(NO₃)₄]·C₂H₅OH，其中H₄L為N，N，N′，N′-四羥乙基乙二胺、EtOH為乙醇；釓化合物中存在三種不同配位環境的Gd原子，其中Gd(1)和Gd(3)均為九配位，Gd(2)為八配位，三個金屬Gd原子構成一個平面三角形，來自配體上的兩個μ₃-O原子O(1)和O(2)分別位于平面三角形的上下方并與三個Gd原子配位，另外來自于配體上的兩個μ₂-O原子O(3)和O(4)分別橋連了Gd(1)和Gd(2)與Gd(2)和Gd(3)，而Gd(1)和Gd(3)之間沒有μ₂-O原子橋連，形成一個等腰三角形結構；所述釓化合物屬于正交晶系，Pna2₁極性空間群，α=β=γ=90°。

一種所述具有磁制冷和鐵電雙功能釓化合物的制備方法，以六水合硝酸釓為金屬鹽，以H₄L為配體，以LiOH為堿性物質調節pH，合成步驟如下：

1）將摩爾比為1:2的Gd(NO₃)₃·6H₂O和H₄L的混合物放入容器中，然后按照混合物與乙醇之比為24.98mg:1mmL的比例加入乙醇得到溶液，再加入LiOH并調節溶液pH為7，常溫下攪拌2h，得到混合溶液；

2）將上述混合溶液在100℃下烘制72h，取出產物后將固體分離；

3）用乙醇將上述固體洗滌3-5次，即可制得具有磁制冷和鐵電雙功能釓化合物的無色條狀晶體。

本發明的優點是：1）該釓化合物的磁熵變值為30.22J?kg^-1K^–1，表明該釓化合物可以應用于低溫磁制冷材料；2）該釓化合物表現出良好的鐵電性質，而且在510K出得到了介電異樣峰，表明了該釓化合物具有高的鐵電到順電的相轉變溫度，由于其同時具有磁制冷和鐵電性質，因此在磁制冷和鐵電存儲器等固態器件中具有很大的潛在應用價值。

【附圖說明】