一种具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物、制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种具有可逆介电性质的金属‑有机配位化合物、制备方法与应用。本发明专利技术以过渡金属离子Zn2+和2‑甲基咪唑，通过溶液法自组装制得具有可逆介电性质的配位化合物(2MI)[Zn(2MI)Cl3]。该配位化合物制备方法简单、重复性好、产率高，具有良好的可逆介电性质，其良好的可逆介电性质使其主要在数据通讯，信号处理，传感，移相器和可变电容器等方面有着潜在的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于可逆介电材料的合成
，具体涉及一种具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物、制备方法与应用。
技术介绍
电介质材料可用于控制/存储电荷及电能，在现代电子及电力系统中具有重要的战略地位。人们对介电材料的研究最初是从无机压电陶瓷材料开始的，无机压电陶瓷材料具有高介电常数和高热电稳定性，但其脆性大、加工温度较高。随着信息和微电子工业的飞速发展对半导体器件微型化、集成化、智能化、高频化和平面化的应用需求增加，越来越多的电子元件，如介质基板、介质天线、嵌入式薄膜电容等，既要介电材料具备优异的介电性能，又要其具备良好的力学性能和加工性能。因此，单一的无机介电材料已经不能满足上述要求。具有高介电性能的有机功能电介质材料可用于制备高储能密度介质，在脉冲率及电子封装技术等军/民用领域有着引人瞩目的实用前景。近年来对质子导电材料的研究越来越多，但开发对温度，湿度以及酸，碱环境稳定的“质子源”仍是相当具有挑战性的工作。现阶段，很多研究者将“质子源”填充入金属有机框架材料，多孔配位聚合物或共价有机框架材料中，利用框架来保护“质子源”，以期提高其稳定性，从而提高严苛环境下的电导率。相较于传统作为“质子源”的水，咪唑能够解决“质子源”对温度和湿度敏感的问题，大大提高稳定性。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物、制备方法与应用，以期制备的配位化合物可以作对温度敏感的可逆介电材料使用。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物，所述配位化合物的分子式为(2MI)[Zn(2MI)Cl3]，其中2MI为2-甲基咪唑。优选地，所述配位化合物的二级结构单元为：晶体属单斜晶系，空间群为Cc，所述配位化合物结构中的Zn原子处于四配位的四面体结构中。一种上述具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物的制备方法，包括如下步骤：将Zn2+的可溶性化合物与2-甲基咪唑在水中混合，在室温下通过溶液法缓慢蒸发溶剂自组装制得具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物。上述方法为常温溶液法，是指在室温下将反应物溶解在溶剂中，采用适当的措施造成溶液的过饱和状态，使晶体在其中生长。优选地，所述Zn2+的可溶性化合物来自Zn2+可溶性盐酸盐或含结晶水的Zn2+可溶性盐酸盐。优选地，所述Zn2+的可溶性化合物与2-甲基咪唑的摩尔比为1：1。优选地，将5mmolZn2+的可溶性盐酸盐与5mmol2-甲基咪唑在50mL水中混合，在室温下通过溶液法缓慢蒸发溶剂自组装制得具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物。上述一种具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物可作为可逆介电性质材料在数据通讯，信号处理，传感，移相器和可变电容器中的应用。有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供的一种具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物及其制备方法与应用，具有以下优点：1.本专利技术所提供的金属-有机配位化合物是利用溶液法生长出来的晶体。所采用的材料制备工艺简单、产率高以及重复性好。2.本专利技术提供的配位化合物的优点是自发极化通过氢键产生，极化模式稳定，具有较好的应用价值。3.本专利技术提供的配位化合物可作为可逆介电性质材料在数据通讯，信号处理，传感，移相器和可变电容器中应用。附图说明图1为实施例1中配位化合物(2MI)[Zn(2MI)Cl3]的最小不对称单元图；图2为实施例1中配位化合物Ⅱ(2MI)[Zn(2MI)Cl3]的红外光谱图；图3为实施例1中配位化合物Ⅱ(2MI)[Zn(2MI)Cl3]的粉末衍射图；图4为实施例1中配位化合物Ⅱ(2MI)[Zn(2MI)Cl3]的温度-介电谱图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步解释说明。实施例1将5mmolZnCl2和5mmol2-甲基咪唑在50mL水中混合，在室温下，通过溶液法缓慢蒸发溶剂自组装制得一种具有可逆介电性质的配位化合物(2MI)[Zn(2MI)Cl3]对实施例1得到的配位化合物晶体进行表征。在显微镜下选取合适大小的单晶，室温时用经石墨单色化的MoKα射线在BrukerApexIICCD衍射仪上测定单晶的X射线衍射结构，结果见表1。用SADABS方法进行半经验吸收校正，晶胞参数用最小二乘法确定，数据还原和结构解析分别使用SAINT和SHELXL程序包完成，所有非氢原子用全矩阵最小二乘法进行各向异性精修。该配位化合物的最小不对称单元图见图1：配位化合物(2MI)[Zn(2MI)Cl3]的晶体属单斜晶系，(2MI)[Zn(2MI)Cl3]的空间群为Cc，配位化合物结构中的中心原子Zn原子处于四配位的四面体结构中。表1配位化合物Ⅰ和Ⅱ的晶体学数据对实施例1得到的配位化合物进行红外光谱表征。(2MI)[Zn(2MI)Cl3]红外光谱分析其特征峰为3100(υ—CH3)，29202653(υ—CH)，1611(υC＝C)，1571(υC＝N)，14291293(υC—N)，详见图2。对实施例1得到的配位化合物进行粉末衍射表征。粉末衍射数据收集是在日本岛津XRD6000衍射仪上完成，管电压40Kv，管电流30mA，使用石墨单色化的CuKα射线。数据收集采用θ/2θ扫描模式，在5°到50°范围内连续扫描完成，扫描速度为2°/min。粉末衍射结果见图3。图3表明配位化合物测试得到的粉末衍射花样与对应的单晶模拟衍射谱图基本一致。对实施例1得到的配位化合物的介电性质进行研究。配位化合物的温度-介电谱如图4所示。从图4中可以看出，配合聚合物在-30℃～0℃之间升温过程中，尤其是在低频范围内，均表现出介电异样峰，具有可逆相变，且在该温度范围内能很好的表现出介电异常行为。由于配位化合物内部的质子导电作用使其在相变温度后相对介电常数有明显增大。因配合聚合物(2MI)[Zn(2MI)Cl3]具有可逆相变且电导率随温度变化明显，配合聚合物(2MI)[Zn(2MI)Cl3]可作为对温度敏感的分子开关材料。以上实施例只是对本专利技术的技术构思起到说明示例作用，并不能以此限制本专利技术的保护范围，本领域技术人员在不脱离本专利技术技术方案的精神和范围内，进行修改和等同替换，均应落在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可逆介电性质的金属‑有机配位化合物，其特征在于：所述配位化合物的分子式为(2MI)[Zn(2MI)Cl3]，其中2MI为2‑甲基咪唑。

【技术特征摘要】
1.一种具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物，其特征在于：所述配位
化合物的分子式为(2MI)[Zn(2MI)Cl3]，其中2MI为2-甲基咪唑。
2.根据权利要求1所述的一种具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物，
其特征在于：所述配位化合物的二级结构单元为：晶体属单斜晶系，空间群为
Cc，所述配位化合物结构中的Zn原子处于四配位的四面体结构中。
3.一种根据权利要求1或2所述的具有可逆介电性质的金属-有机配位化合
物的制备方法，其特征在于：将Zn2+的可溶性化合物与2-甲基咪唑在水中混合，
在室温下通过溶液法缓慢蒸发溶剂自组装制得具有可逆介电性质的金属-有机配
位化合物。
4.根据权利要求3所述的具有可逆介电性质的金属-有机配位化合物的制备
方法，其特征在于：所述Zn...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立庄，孙俊，潘其建，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32