有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐及其制法和用途制造技术

本发明专利技术涉及有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐及其制法和用途，通过Sawyer‑Tower电路测试本发明专利技术有机分子铁电晶体材料二正丁胺二氟一氯乙酸盐的电滞回线，结果表明：它在铁电相展现了良好的铁电性能，具有较大的饱和极化强度，达到3.9μC/cm2，适中的矫顽场，约为12.4kV cm‑1。变温非线性测结果表明，该材料在顺电相没有明显的二阶非线性倍频信号，当温度降至居里温度(243K)时，出现明显的二阶非线性倍频信号，随着温度的降低，非线性信号强度值达到饱和，在整个测试温度范围内展现了优异的非线性“开”“关”性能，开关比达到～28，且重复性较好。反应简单，条件温和。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐及其制法和用途，属于功能材料领域，特别涉及该铁电晶体材料的制备及其应用。
技术介绍
铁电材料是一类特殊的极性材料，其内部存在自发极化效应，并且自发极化方向在外场的作用下(如电场、磁场、压力等)，可以翻转或者重新取向，从而使得极化强度与电场作用表现出滞后的回线关系。基于该特性，铁电材料表现出一些特殊的光电功能特性，如铁电效应、非线性开关效应、热释电效应、压电效应、电光效应和光折变效应等。因此，铁电材料在微电子技术、光电子技术、传感技术和激光技术等领域已经得到了广泛的应用，推动了现代电子信息工业的飞速发展。传统无机铁电体由于具有较大的极化强度和较高的居里温度而受到人们的青睐，但是，无机铁电材料制备工艺相对复杂，合成条件苛刻，同时合成过程中往往用到铅等对环境有害的重金属元素，在一定程度上制约了其广泛的应用。与传统的纯无机铁电体相比，有机分子铁电晶体材料不仅合成条件温和，易于剪裁，环境友好，并且其自发极化翻转响应时间更快，另外可以通过分子设计和晶体工程的方法，修饰分子的结构和组成，进而可以更有效地对其进行性能改进。所以从某种意义上讲，有机分子铁电晶体是一类极具发展潜力的功能材料，为光电技术的创新提供了良好的机遇。利用铁电材料大的饱和极化强度，可以制造出各种高容量的非易失性存储器；同时，根据铁电晶体材料光学性质在相变温度点发生突变，即材料在顺电相没有二阶非线性光学信号，在铁电相展现出明显的二阶非线性光学信号，表现出独特的非线性光学性质，可以用来设计出非线性倍频开关。因此，有机分子铁电晶体材料在数据通讯、数据存储、非线性开关等领域有着巨大的应用前景。近年来，随着合成化学与晶体工程的快速发展，铁电材料的应用范围正在不断扩大。但现有的有机分子铁电晶体材料种类仍然较少，自发极化强度偏小，同时材料的稳定性较差，使得其在器件制备和实际应用等方面受到了很大的限制。因此，合成并制备大的饱和极化强度、高稳定性的有机分子铁电材料具有重要的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐；本专利技术的第二个目的在于提供一种有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐的制法；本专利技术的第三个目的在于提供一种有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐的用途。本专利技术的二正丁胺二氟一氯乙酸盐是一种稳定性较高，饱和极化强度较大，矫顽场适中的有机分子铁电晶体，而且本专利技术的有机分子铁电晶体制备方法简单、成本低廉、反应条件温和。一种有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐，其特征在于：所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐的化学式为C10H20ClF2NO2，它的结构式为所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐在室温时属于正交晶系，Pnma空间群；当温度降至243K时，材料发生铁电相变，空间群转变为Pna21。所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐在室温时的晶胞参数为a＝10.047(2)，b＝8.099(2)，α＝β＝γ＝90.0°，Z＝4，当温度降至243K时，晶胞参数为α＝β＝γ＝90.0°，Z＝4，有机分子铁电晶体材料二正丁胺二氟一氯乙酸盐的制备方法：室温下，将二正丁胺溶解于去离子水中，然后再加入二氟一氯乙酸，在40-60℃下充分搅拌待全部溶解后，过滤，将滤液放置于35-45℃烘箱中，缓慢结晶，即得所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐，所述的二正丁胺和二氟一氯乙酸的摩尔比为1:1。本专利技术的有益效果：(1)通过Sawyer-Tower电路测试本专利技术有机分子铁电晶体材料二正丁胺二氟一氯乙酸盐的电滞回线，结果表明：它在铁电相展现了良好的铁电性能，具有较大的饱和极化强度，达到3.9μC/cm2，适中的矫顽场，约为12.4kVcm-1。(2)变温非线性测结果表明，该材料在顺电相没有明显的二阶非线性倍频信号，当温度降至居里温度(243K)时，出现明显的二阶非线性倍频信号，随着温度的降低，非线性信号强度值达到饱和，在整个测试温度范围内展现了优异的非线性“开”“关”性能，开关比达到～28，且重复性较好。(3)反应简单，条件温和。附图说明图1为实施例1制备的有机分子铁电晶体材料二正丁胺二氟一氯乙酸盐的示差热扫描量热测试曲线。图2为实施例1制备的有机分子铁电晶体材料二正丁胺二氟一氯乙酸盐的电滞回线。图3为实施例1制备的有机分子铁电晶体材料二正丁胺二氟一氯乙酸盐的二阶非线性倍频信号随温度变化曲线。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步地说明。(一)具体实施方式室温下，将二正丁胺溶解于去离子水中，然后再加入二氟一氯乙酸，在40-60℃(优选50℃)下充分搅拌待全部溶解后，过滤，将滤液放置于35-45℃(优选40℃)烘箱中，缓慢结晶，即得所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐，所述的二正丁胺和二氟一氯乙酸的摩尔比为1:1。所述的二正丁胺和二氟一氯乙酸的摩尔比也可以为1:1周边的比例。(二)具体实施例实施例1有机分子铁电晶体材料二正丁胺二氟一氯乙酸盐的制备室温下，将二正丁胺(5×10-3mol)和二氟一氯乙酸(5×10-3mol)溶解在50mL蒸馏水中，加热至50℃，搅拌20min使其充分反应。溶液经冷却结晶、过滤、烘干后，即得所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐。然后再将粉末固体重新溶解于50mL蒸馏水中，重结晶三次，缓慢挥发，最后得无色透明长条状目标产物，即二正丁胺二氟一氯乙酸盐化合物，产率为96.2％。经检测，所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐的化学式为C10H20ClF2NO2，它的结构式为所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐在室温时属于正交晶系，Pnma空间群；当温度降至243K时，材料发生铁电相变，空间群转变为Pna21。所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐在室温时的晶胞参数为a＝10.047(2)，b＝8.099(2)，α＝β＝γ＝90.0°，Z＝4，当温度降至243K时，晶胞参数为α＝β＝γ＝90.0°，Z＝4，实施例2有机分子铁电晶体材料二正丁胺二氟一氯乙酸盐在铁电存储领域的应用对实施例1所得到的二正丁胺二氟一氯乙酸盐进行电滞回线测试，如图1所示，在245K，测试频率为20Hz,该材料极化强度和电场为线性关系；降温过程中，同样的测试频率下，在240K极化强度和电场之间展现出明显的电滞回线特征；温度继续降低，极化强度继续增大，同时矫顽场也不断增大，在236K饱和极化强度达到饱和值3.9μC/cm2,矫顽场为12.4kVcm-1。较大的饱和极化强度和适中的矫顽场，使得该有机分子铁电晶体材料成为有机非易失性存储器制备的候选材料。实施例3有机分子铁电晶体材料二正丁胺二氟一氯乙酸盐在非线性光学领域的应用对实施案例1所得到的二正丁胺二氟一氯乙酸盐进行变温非线性性能测试，非线性倍频信号随温度的变化曲线如图3所示，结果表明：在相变温度以上，材料没有非线性信号，降温过程中，材料的非线性信号在243K发生明显变化，表现明显的非线性倍频信号，继续降温，非线性倍频信号逐渐增强最终达到饱和。该材料非线性光学信号在测试温度范围内表现出独特的开关性能，并且其开关比达到28；经过多次循环测试，其非线性信号没有明显的减弱，表明该材料应用过程中重复性较好。可非线性倍频信号的变化不仅进一步地证实了材料在此温度附近发生铁电相变，而且表明材料在非线性光学开关领域具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐，其特征在于：所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐的化学式为C10H20ClF2NO2，它的结构式为

【技术特征摘要】
1.一种有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐，其特征在于：所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐的化学式为C10H20ClF2NO2，它的结构式为2.根据权利要求1所述的有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐，其特征在于：所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐在室温时属于正交晶系，Pnma空间群；当温度降至243K时，材料发生铁电相变，空间群转变为Pna21。3.根据权利要求2所述的有机分子铁电晶体二正丁胺二氟一氯乙酸盐，其特征在于：所述的二正丁胺二氟一氯乙酸盐在室温时的晶胞参数为a＝10.047(2)，b＝8.099(2)，α＝β＝γ＝90.0°，Z＝4，当温度降至243K时，晶胞参数为α＝β＝γ＝90.0°，Z＝4，4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗军华，姬成敏，孙志华，张书泉，李丽娜，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35