一种非水合1,3-二(4-吡啶基)丙烷邻氯扁桃酸铜铁电功能材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非水合1，3-二(4-吡啶基)丙烷邻氯扁桃酸铜铁电功能材料及其粉体和晶体的不同制备方法。该铁电功能材料分子式为[Cu(bpp)(C8H5O3Cl)]2n[bpp＝1，3-二(4-吡啶基)丙烷]，是一种能通过100目筛，纯度不低于99％的白色粉体，属于单斜晶系，具有P21空间群结构，其晶体的晶胞参数为：α＝90°，β＝99.85(3)°，γ＝90°，其铁电特征参数分别为：2Pr＝0.089(μC/cm2)，2Ec＝3.53(kV/cm)，Ps＝0.197(μC/cm2)。本发明专利技术的制备方法具有工艺简单易行、对设备要求低、原料成本低、产率高、无污染等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁电功能材料，具体涉及一种非水合1，3-二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁 桃酸铜铁电功能材料及其制备方法。
技术介绍
铁电功能材料（铁电体）是指其晶体结构在不加外电场时就具有自发极化现象， 自发极化的方向能够被外加电场反转或重新定向的一类功能材料。其最基本的特性为一定 温度范围内会具有自发极化，而且极化强度可以随外电场反向而反向，从而出现电滞回线。 铁电材料有着丰富的物理内涵，除了具备铁电性之外，还具有压电性、介电性、热释电性、声 光效应、光电效应、光折变效应以及非线性光学效应等众多性能，可用于制备电容器件、压 力传感器、铁电存储器、波导管、光学存储器等一系列电子元件，在现代电子技术与微机械 等固态器件方面有重要应用。由于其在航天航空、通信、家电、国防等领域的广泛应用前景， 因此铁电材料成了近年来高新技术研究的前沿和热点之一。 早在远古时期，人们就知道某些物质具有与温度有关的自发电偶极距，因为它们 被加热时具有吸引其它轻小物体的能力。1824年Brewster观察到许多矿石具有热释电性。 1880年约居里和皮居里发现当对样品施加应力时出现电极化的现象。但是，早期发现的热 释电体没有一个是铁电体。在未经处理的铁电单晶中电畴的极化方向是杂乱的，晶体的净 极化为零，热释电响应和压电响应也十分微小，这就是铁电体很晚才被发现的主要原因。直 到1920年，法国人Valasek发现了罗息盐（酒石酸钾钠，NaKC4H406 *4H20)特异的介电性能 才掀开了铁电体的历史。迄今为止科学家对铁电材料的研究可大体分为4个阶段。第1个 阶段是1920~1939年发现了两种铁电结构，即罗息盐和ΚΗ2Ρ04系列；第2阶段是1940~ 1958年，铁电唯象理论建立起来并趋于成熟；第3阶段是1959~1970年，铁电微观理论出 现和基本完善，称为软模阶段；第4阶段是1980年至今，主要是研究铁电薄膜和铁电超晶格 等非均匀系统。从现有研究进展来看，具有高性能的铁电材料的研究和开发应用主要集中 在无机化合物铁电材料，对金属-有机配合物铁电材料的研究工作则显得相对有限。前期 研究表明，具铁电特性的材料其微观晶体结构的点群属十个极性点群（Q，Cs，C2, C2v，C3, C3v， c4，c4v，c6，c6v)之一。因此铁电材料的合成具有极大的难度，如何选择合适的金属离子与有 机配体来实现新颖功能材料的设计和构筑显得尤为关键。金属有机配位化学的发展为新 型铁电功能材料的设计合成和制备及其开发提供了崭新的思路，并大大推动了材料科学的 发展。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种非水合1，3_二（4-吡啶基）丙烷邻氯 扁桃酸铜铁电功能材料，该铁电功能材料分子式为2n，晶胞参数为：a = 9.332 (2) A，6 = 13.227(3) A，c = 16.381(3) Α，α = 90°，β = 99.85(3) °，γ = 90°，为单斜晶系，PSi空间群（属C2点群），是一种有潜 在应用前景的铁电功能材料。该铁电功能材料为能通过100目筛的白色粉体，纯度不低 于99 %，其铁电特征参数分别为：剩余极化强度2Pr = 0. 089 μ C · cm 2,矫顽电场2Ec = 3. 53kv · cm \饱和极化强度Ps = 0. 197μ C · cm 2,是铁电特性能良好的新的铁电体。 本专利技术还提供了两种上述非水合1，3-二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜铁电功 能材料的制备方法，该制备方法具有流程少，工艺简单，对设备要求低，原料使用的1，3-二 (4-吡啶基）丙烷，R-邻氯扁桃酸与氯化铜少污染、成本低、易于产业化等优点。 上述的铁电功能材料粉体的制备方法，包括下述步骤： a、R_邻氯扁桃酸溶液的配制：将R-邻氯扁桃酸加入到乙醇与水（V : V= 1 : 1) 的混合溶剂中，配成摩尔浓度为〇. 05~0. 5mol/L的溶液，并搅拌至完全溶解，得到R-邻氯 扁桃酸溶液。 b、R_邻氯扁桃酸铜溶液的配制：将氯化铜固体加入到步骤a所配置的处于搅拌状 态下的R-邻氯扁桃酸溶液中，再往上述体系中加入NaOH溶液，制成R-邻氯扁桃酸铜浅蓝 色溶液。 c、1，3-二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜溶液的制备：称取1，3-二（4-吡啶基） 丙烷溶于乙醇和水（V : V= 1 : 1)的混合溶剂中，将所得1，3_二（4-吡啶基）丙烷溶液 加入到上述处于搅拌状态下的R-邻氯扁桃酸铜溶液中，再往上述混合溶液中加入氨水溶 液，最终配制成1，3_二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜深蓝色澄清溶液。将溶液静置于室 温下数天，有绿色块状1，3_二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜晶体析出。 d、对得到的1，3-二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜晶体进行干燥、研磨，用100 目筛筛选得到该粉体，粉体经粉末X-射线衍射晶相分析，如图2所示。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于采用价格低廉的可溶性铜盐（氯化铜），1， 3_二（4-吡啶基）丙烷与邻氯扁桃酸采用配位化学的软合成方法合成高纯度的1，3-二 (4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜铁电功能材料，该方法通过控制物料的浓度和配比、反应体 系温度、溶液的pH等条件，实现1，3-二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜前期产物的成核与 生长过程，得到了上述纯度较高的1，3_二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜铁电粉体。本发 明的制备方法具有工艺简单易行、对设备要求低、原料成本低、产率高、少污染等优点。【附图说明】 图1为本专利技术非水合1，3-二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜铁电功能材料的分 子结构图； 图2为本专利技术非水合1，3-二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜铁电功能材料的PXRD 图谱与单晶模拟PXRD图谱的对比图； 图3为本专利技术非水合1，3_二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜铁电功能材料的 TG-DTA曲线图； 图4为本专利技术非水合1，3-二（4-吡啶基）丙烷邻氯扁桃酸铜铁电功能材料的电 滞回线图。【具体实施方式】 以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。 实施例1 取0.1868(1!11111〇1)邻氯扁桃酸，0.0918(0.5111111〇1)1，3-二（4-吡啶基）丙烷，分别 溶于5mL水与5mL乙醇的混合溶剂中，配制得到邻氯扁桃酸、1，3-二（4-吡啶基）丙烷溶 液当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水合1，3‑二(4‑吡啶基)丙烷邻氯扁桃酸铜铁电功能材料，其特征在于该铁电功能材料的分子式为[Cu(bpp)(C8H5O3Cl)]2n[bpp＝1，3‑二(4‑吡啶基)丙烷]，该铁电功能材料为能通过100目筛的白色粉体，纯度不低于99％，该铁电功能材料的铁电特征参数分别为：剩余极化强度2Pr＝0.089μC·cm‑2，矫顽电场2Ec＝3.53kv·cm‑1，饱和极化强度Ps＝0.197μC·cm‑2，为铁电特性能良好的新的铁电体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林存洁，郑岳青，戚金丽，朱红林，许伟，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33