[發明專利]一種一水合丙二酸鈾酰鎘鐵電功能材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610922308.0
• 申請日: 2016-10-15
• 公開（公告）號: CN107955026B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 任亞男;許偉;鄭岳青;朱紅林
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C07F5/00
• 分類號: C07F5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種一水合丙二酸鈾酰鎘鐵電功能材料及其粉體和晶體的不同制備方法。該鐵電功能材料分子式為[(UO₂)Cd(bipy)L₂]·H₂O，其中bipy為4，4’?聯吡啶分子，L為丙二酸根陰離子，是一種能通過100目篩，純度不低于99％的黃色粉體，屬于單斜晶系，具有Cc空間群結構，其晶體的晶胞參數為：α＝90°，β＝111.44(3)°，γ＝90°，其鐵電特征參數分別為：2Pr＝0.820μC·cm^?2，2Ec＝9.570kV·cm^?1，Ps＝0.435μC·cm^?2。本發明的制備方法具有工藝簡單易行、對設備要求低、產率高等優點。

技術領域

本發明涉及鐵電功能材料，具體涉及一種一水合丙二酸鈾酰鎘鐵電功能材料及其制備方法。

背景技術

鐵電材料是一類重要的功能材料，它具有介電性、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，因此鐵電材料成了近年來高新技術研究的前沿和熱點之一。

早在遠古時期，人們就知道某些物質具有與溫度有關的自發電偶極距，因為它們被加熱時具有吸引其它輕小物體的能力。1824年Brewster觀察到許多礦石具有熱釋電性。1880年約·居里和皮·居里發現當對樣品施加應力時出現電極化的現象。但是，早期發現的熱釋電體沒有一個是鐵電體。直到1920年，法國人Valasek發現了羅息鹽(酒石酸鉀鈉，NaKC₄H₄O₆·4H₂O)特異的介電性能，這一發現揭開了研究鐵電材料的序幕。在1935年Busch發現了磷酸二氫鉀KH₂PO₄(簡稱KDP)，其相對介電常數高達30，遠遠高于當時的其它材料。1940年之后，以BaTiO₃為代表的具有鈣鈦礦結構的鐵電材料陸續被發現，這是鐵電歷史上里程碑式的時期。直至20世紀80年代，隨著鐵電唯象理論和軟膜理論的逐漸完善，鐵電晶體物理內涵的研究趨于穩定。20世紀80年代中期，薄膜制備技術的突破為制備高質量的鐵電薄膜掃清了障礙。

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，且集中在無機化合物鐵電材料，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，而對金屬-有機配合物鐵電材料的研究工作則處于起步階段，研究成果顯得相對有限。由于鐵電功能材料結構的空間群必須為下述10個極性點群之一：C₁，C_s，C₂，C_2v，C₃，C_3v，C₄，C_4v，C₆，C_6v，因此鐵電材料的合成極具挑戰性，選擇合適的金屬離子與有機配體來實現新穎功能材料的設計和構筑顯得尤為重要。基于以上原因，人們在合成金屬-有機配合物鐵電材料時傾向于選擇具有手性特征的有機配體來提高形成具有以上極性點群結構的幾率，如李郤里等人發明的一種(R，R)-1，2-二苯基乙二胺疊氮鎳配合物(CN104341456B)，采用手性二齒含氮有機配體(R，R)-1，2-二苯基乙二胺來制備出性能良好的的鐵電材料，制備工藝簡單，常溫常壓反應，后處理容易且產率高，有望作為新型鐵電材料在信息存儲領域有廣闊的應用前景。戚金麗等發明的一種具有鐵電功能的水合L-酒石酸硫酸釹配合物(專利號CN 201310065250.9)，具有流程少，工藝簡單，對設備要求低，無污染，成本低，易于產業化的優點。相反，采用非手性有機配體如脂肪多羧酸等構筑金屬-有機配合物鐵電功能材料的例子非常少見。而且，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。