[發明專利]三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅鐵電功能材料及制備方法

有效

• 申請號: 201310313897.9
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103450228A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 林丹烽;張蓓蓓;戚金麗;許偉;林建利;朱紅林;鄭岳青
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 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，具體涉及三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅鐵電功能材料及制備方法。

背景技術

鐵電功能材料具有介電性、壓電性、熱釋電性、鐵電性以及電光效應、聲光效應、光折變效應和非線性光學效應等重要特性，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、壓控濾波器等重要的新型元器件。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。從晶體學角度，只有C1,C2,C3,C4,C6,Cs,C2v,C4v,C3v和C6v的10種極性點群符合鐵電功能材料的要求，所有鐵電晶體的結構都屬于極性點群，都是非中心對稱的。到目前為止，已發現的鐵電晶體（包括多晶體）有一千多種。近年來，基于有機-無機雜化金屬有機配合物的發展為新型鐵電功能材料的設計合成和制備及其開發提供了嶄新的思路，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。金屬-有機配位聚合物組分繁多，結構多樣化，預期從中可發掘出更多的鐵電體，從而擴展鐵電物理學的研究領域，并開發新的應用，這種鐵電材料的研究已經引起化學家和物理學家的廣泛興趣，并大大推動了材料科學的發展。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種良好的鐵電特性，飽和極化強度Ps值為0.246μC·cm^–2的三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅鐵電功能材料。本發明還提供了該鐵電功能材料的制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅鐵電功能材料，其分子式為[Cu(HSO₄)(C₁₆H₁₀N₃O₂)]，為純度不低于99%的單斜晶系藍色粉體，晶體空間群結構為C1（具體為Cc），其鐵電特征參數分別為：剩余極化強度2Pr=0.108μC·cm^–2，矯頑電場2Ec=5.46kV·cm^–1，飽和極化強度Ps=0.246μC·cm^–2，其晶胞參數為：a=1.5440(3)nm，b=0.8350(2)nm，c=1.3276(3)nm，α=90°，β=114.55(3)°，γ=90°。C₁₆H₁₀N₃O₂=2,2’:6’,2”-三聯吡啶-4’-羧酸。

該三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅鐵電功能材料的制備方法，步驟如下：

a、按摩爾比為1：1～4的比例將2,2’:6’,2”-三聯吡啶-4’-羧酸和硫酸銅混合，置于聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中；

b、按硫酸銅與溶劑的摩爾體積比1mmol：30～40mL的比例，在上述反應釜中加入溶劑，攪拌均勻后，密封，在120～180℃溫度條件下水熱反應3～5天；所述溶劑為去離子水與無水乙醇按體積比1mL：0～1mL組成；

c、水熱反應完成后，讓不銹鋼反應釜以每小時降溫2～5℃的方式冷卻至室溫，得到藍色塊狀的三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅晶體；

d、將所述三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅晶體研磨成通過100目篩的三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅單斜晶系的藍色粉體。

與現有技術相比，本發明的優點在于三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅鐵電功能材料及制備方法，該三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅鐵電功能材料分子式為[Cu(HSO₄)(C₁₆H₁₀N₃O₂)]，為純度不低于99%的單斜晶系藍色粉體，晶體空間群結構為C1，其鐵電特征參數分別為：剩余極化強度2Pr=0.108μC·cm^–2，矯頑電場2Ec=5.46kV·cm^–1，飽和極化強度Ps=0.246μC·cm^–2；該鐵電功能材料的飽和極化強度接近羅息鹽，具有良好的鐵電特性。該鐵電功能材料的制方法使用環境污染少、成本低的硫酸銅和2,2’:6’,2’’-三聯吡啶-4’-羧酸為原料進行水熱反應，具有流程少，工藝簡單，設備要求低的優點。

附圖說明

圖1為三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅鐵電功能材料的分子結構圖；

圖2為三聯吡啶-4’-羧酸硫酸氫銅鐵電功能材料的PXRD圖譜與單晶模擬PXRD圖譜的對比圖；