一种含钴有机-无机杂化分子铁电材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含钴有机

【技术实现步骤摘要】
一种含钴有机
‑
无机杂化分子铁电材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种铁电材料及其制备方法，特别涉及一种含钴有机
‑
无机杂化分子铁电材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]铁电材料因其在存储、能量采集和光伏领域的巨大应用潜力而受到广泛关注。从铁电性在无机陶瓷铁电体BTO和PZT中发现以来，因其优异的铁电性、压电性和热稳定性而占据主导地位，但是陶瓷铁电体制备成本高、能耗大、污染严重、在实际应用中难以小型化轻量化。
[0003]因此，出现了分子铁电体，包括有机和有机
‑
无机杂化铁电体，此类分子结构多样、可调和易于处理，且综合性能，如Ps、d
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和光学性能优异，有望并成为无机陶瓷铁电体的可行补充，解决日益严重的能源和环境问题。然而，相比于无机陶瓷铁电体，分子铁电体保持铁电性能的最高温度低。Chemical Science,2021,Advance Article文章中的铁电材料(C9H14N)2CdBr4保持铁电性能的最高温度仅为395K；Journal of the American Chemical Society,2020,142,4604
‑
4608文章中的铁电材料[TMAEA]Pb2Cl6保持铁电性能的最高温度仅为412K；Journal of the American Chemical Society,2021,143,1664
‑
1672文章中的铁电材料(EATMP)PbBr4保持铁电性能的最高温度为534K；Chemical Communications,2021,57,943
‑
946文章中的铁电材料[FEtDabco]ZnI3保持铁电性能的最高温度为540K。分子铁电体保持铁电性能的最高温度低，严重限制了此类铁电材料的使用。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种含钴有机
‑
无机杂化分子铁电材料，保持铁电性能的最高温度高；本专利技术的另一目的是提供该铁电材料的制备方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的含钴有机
‑
无机杂化分子铁电材料，所述铁电材料的分子式为C
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CoBr3，结构简式为：
[0006][0007]所述铁电材料保持铁电性能的最高温度为603K，铁电畴翻转电压为30V。
[0008]所述铁电材料的制备方法包括如下步骤：
[0009](1)将三乙烯二胺衍生物[CH3(CH2)3‑
Dabco]+
·
Br
‑
放入烧杯中，加入蒸馏水溶解，再向烧杯中加入溴化钴，反应至固体溶解，过滤，取滤液；
[0010](2)将滤液蒸发结晶，得到晶体为含钴有机
‑
无机杂化分子铁电材料。
[0011]所述含钴有机
‑
无机杂化分子铁电材料的制备方法，步骤(1)中三乙烯二胺衍生物[CH3(CH2)3‑
Dabco]+
·
Br
‑
与溴化钴的摩尔比为1:1～3。
[0012]所述步骤(1)的反应温度为20～60℃。
[0013]所述步骤(1)中反应时间为0.5～1小时。
[0014]所述步骤(2)的蒸发结晶温度为20～45℃。
[0015]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)该铁电材料保持铁电性能的最高温度为603K，铁电性能良好；(2)该铁电材料的铁电体仅需30V的驱动电压即可翻转铁电畴，在铁电存储器方面具有很大应用优势；(3)该制备方法操作简单，安全环保，制备出晶体体积大、质量好、颗粒均匀、产率高以及重复性好；(4)该铁电材料在压电换能器、铁电存储器(FRAM)、铁电光伏材料等诸多领域具有应用潜能。
附图说明
[0016]图1为本专利技术含钴有机
‑
无机杂化分子铁电材料C
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CoBr3的合成路线图；
[0017]图2为实施例2合成铁电材料在296K时的晶胞堆积图；
[0018]图3为实施例2合成铁电材料的粉末衍射XRD图；
[0019]图4为实施例2合成铁电材料的红外光谱图；
[0020]图5为实施例2合成铁电材料的电滞回线；
[0021]图6为实施例2合成铁电材料的TG
‑
DSC联用分析图；
[0022]图7为实施例2合成铁电材料的倍频(SHG)曲线图；
[0023]图8为实施例2合成铁电材料的变温粉末衍射XRD图；
[0024]图9为实施例2合成铁电材料的铁电畴图；
[0025]图10为实施例2合成铁电材料的铁电畴的翻转图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0027]实施例根据图1合成路线制备含钴有机
‑
无机杂化分子铁电材料。
[0028]实施例1
[0029]在20℃下，将10mmol的[CH3(CH2)3‑
Dabco]+
·
Br
‑
放入烧杯中，加20ml蒸馏水搅拌溶解，接着加入10mmol的CoBr2，搅拌反应0.5小时，CoBr2固体溶解，过滤得到澄清滤液。将滤液在20℃下静置挥发，得到C
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CoBr3晶体。
[0030]实施例2
[0031]在25℃下，将10mmol的[CH3(CH2)3‑
Dabco]+
·
Br
‑
放入烧杯中，加20ml蒸馏水搅拌溶解，接着加入10mmol的CoBr2，搅拌反应1小时，CoBr2固体溶解，过滤得到澄清滤液。将滤液在25℃下静置挥发，得到C
10
N2H
21
CoBr3晶体。
[0032]实施例3
[0033]在60℃下，将10mmol的[CH3(CH2)3‑
Dabco]+
·
Br
‑
放入烧杯中，加20ml蒸馏水搅拌溶解，接着加入30mmol的CoBr2，搅拌反应0.5小时，CoBr2固体溶解，过滤得到澄清滤液。将滤液在45℃下静置挥发，得到C
10
N2H
21
CoBr3晶体。
[0034]取实施例2的样品，在显微镜下选取合适大小的单晶，在296K时用经石墨单色化的Mo Kα射线在Bruker Apex II CCD衍射仪上测定单晶的X射线衍射结构。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，并参与结构因子计算，有关晶体学数据见表1。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含钴有机
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无机杂化分子铁电材料，其特征在于该铁电材料的分子式为C
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N2H
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CoBr3，结构简式为：2.一种权利要求1所述含钴有机
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无机杂化分子铁电材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：(1)将三乙烯二胺衍生物[CH3(CH2)3‑
Dabco]
+
·
Br
‑
放入烧杯中，加入蒸馏水溶解，再向烧杯中加入溴化钴，反应至固体溶解，过滤，取滤液；(2)将滤液蒸发结晶，得到晶体为含钴有机
‑
无机杂化分子铁电材料。3.根据权利要求2所述含钴有机
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【专利技术属性】
技术研发人员：佟亮，陈立庄，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：