【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于兼容介电跃迁和近红外(nir)发光材料领域，尤其涉及一种介电常数可切换的nir发光硝酸根桥联双金属相变材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、刺激响应材料已被广泛研究的基础科学关注。作为一类现代材料，它们具有可切换的物理特性，在热、电子和光学工业中具有潜在的应用。其中，介电常数可切换且具有发光特性的响应介质主要集中在稀土掺杂无机钙钛矿上。这主要是由于以下两点考虑：1)钙钛矿结构容易引起显著的两动力特性和可切换的介电常数；稀土离子具有独特的光学特性，使它们能够发射宽光谱范围(从紫外线、可见光到近红外)的光。结合介电常数可切换和发光特性的光电材料可用于可重写信息存储、数据通信和光电器件等领域。然而，结合介电常数可切换和发光特性的光电材料的研究仅限于其固有的结构刚性，其结构多样性和可调性仍然是一个挑战。
2、近年来，杂化钙钛矿在实现软性多功能刺激响应材料方面显示出很大的优势。有机基团的使用增加了其分子设计的灵活性和在不同领域的适应性，极大地扩展了刺激响应材料的应用范围。例如，含mn2+和/或cd2+的杂化多功能刺激响应材料表现出明显的介电常数变化和强的光致发光，但是掺杂mn2+的化合物在制备过程中易吸潮，导致结构不稳定；掺杂cd2+的化合物在外界条件(温度、光、电、力)的刺激下，可逆性较差以及重复性不稳定。此外，稀土发光材料是发光领域的重要组成部分。含re3+的响应电介质具有优异的发光效率和热稳定性。现有技术通过合成含有ce3+、pr3+、sm3+、eu3+或dy3+的杂化双钙钛矿，在实现介电常数可切换的稀土
3、可切换的物理/化学性质是刺激响应或智能材料的主要特征，作为电气和电子工业中的基本元件之一，介电材料被广泛用作电容器。具有低或高介电常数ε'的介电材料在集成电路中充当超低电介质，在储能和设备小型化中充当高电介质，因此非常重要。然而，具有可切换介电常数的响应电介质的探索较少。稀土离子具有丰富的光学性质。具有可切换介电常数的杂化稀土材料发光范围躲在可见光区域发光。近年来，稀土配合物的近红外发光因其在光通信、红外成像、生物标志物等领域的独特优势而引起了越来越多的关注和研究。然而，相关报道确很少。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了解决上述技术问题，本专利技术旨在提供一种介电常数可切换的nir发光硝酸根桥联双金属相变材料，该材料具有介电响应和nir发光的性质，在变温过程中，实现了介电的可切换性，并且能够保持良好的抗疲劳性，丰富了介电材料家族；在近红外区域还可实现发光特性，这些特征使其在智能设备中作为开关、传感器、致动器等得到应用，为nir发射响应电介质光电子应用提供新的材料。
2、本专利技术还提供所述介电常数可切换的nir发光硝酸根桥联双金属相变材料的制备方法和应用。
3、技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述的一种介电常数可切换的nir发光硝酸盐桥化双金属介电体材料，所述nir发光硝酸盐桥化双金属介电体材料主要包括结构式为(mq)5[k2nd2(no3)13]的化合物，其中mq(n-甲基奎宁环阳离子)为正一价，nd(钕)的价态为正三价，k(钾)的价态为正一价，no3(硝酸)的价态为负一价。
4、其中，所述化合物为浅紫色块状晶体。
5、其中，所述化合物在153k时，属于单斜空间群p21/n，细胞参数β＝93.6825(18)°；在300k时，在单斜空间群p2/m中结晶，晶胞参数为β＝101.914(4)°。
6、其中，所述化合物该化合物在130k～240k温度范围内，在低态和高态之间表现出明显的介电转变，对应于有序-无序型的结构相变，在1068nm处也有近红外发光，荧光寿命为1.920μs；该材料具有介电响应和nir发光的性质。
7、本专利技术所述的介电常数可切换的nir发光硝酸盐桥化双金属介电体材料的制备方法，包括如下步骤：
8、a)将奎宁环和ch3i混合后以乙酸乙酯为溶剂反应，过滤，烘干后，加入硝酸氧化产物中的i离子，加热升华除去i离子，即可得到mq；
9、b)将mq、六水硝酸钕、氯化钾、硝酸进行组装，并使用去离子水作为溶剂；
10、c)将步骤b)所得澄清溶液加热缓慢挥发溶剂，即得所述化合物，即浅紫色块状晶体。
11、进一步地，将mq和nd(no3)3·6h2o、kcl用去离子水将其溶解，混合并加入硝酸均匀搅拌，最后加入去离子水，将其置于热台上生长晶体，降低晶体析出的速率，提高晶体质量，待2-3天左右析出浅紫色单晶，收集并烘干得到(mq)5[k2nd2(no3)13]。
12、其中，所述mq、nd(no3)3·6h2o、kcl、hno3的摩尔比为5：2：2：5。
13、本专利技术所述的介电开关型的nir发光硝酸盐桥化双金属介电体材料在可切换介电响应特性的介电开关材料、传感器、致动器以及电容器中的应用。
14、本专利技术所述的介电开关型的nir发光硝酸盐桥化双金属介电体材料在nir发光材料中的应用。
15、本专利技术所述的介电开关型的nir发光硝酸盐桥化双金属介电体材料在信息存储、数据通信和光电器件中的应用。
16、本专利技术所述的介电开关型的nir发光硝酸盐桥化双金属介电体材料在制备同时具有可切换介电响应特性和nir发光的电气和电子元件材料中的应用。
17、本专利技术制备了含nd3+的硝酸盐桥接杂化双金属介电介质(mq)5[k2nd2(no3)13]，该化合物分别在190/175k(加热/冷却)时经历了可逆的结构相变相关的特性，不同温度的x射线衍射分析表明，阴离子笼中具有可定向mq的三维钙钛矿结构保证了相变。由于分子偶极子的运动变化，这引起了在低介电态和高介电态之间可切换的ε'。更重要的是，该化合物具有近红外发光特性，nd3+离子作为近红外发光的激活剂。这一发现有助于理解杂化稀土双钙钛矿介电性质可切换的起源，并有助于进一步探索其光电性质。
18、本专利技术制备的化合物其结构式：(mq)5[k2nd2(no3)13]。因该化合物的可逆结构相变机理，分别在153k和300k下进行了x射线单晶衍射实验。153k时，化合物属于单斜空间群p21/n，细胞参数β＝93.6825(18)°。在300k时，化合物在单斜空间群p2/m中结晶，晶胞参数为β＝101.914(4)°。该化合物是一种三维硝酸盐桥化的杂化双金属钙钛矿，其三维结构与常见的a2bibiiix6不同，其分子式为a2.5bibiiix6.5。该化合物在130k～220k温度范围内，在低态和高态之间表现出明显的介电转变，对应于有序-无序的结构相变。ε'max/ε'min比值高达1.88，ε'max高达氮化硅的1.18倍。此外，在1mhz频率下，经过多次ε'开关循环后，介电常数在ε'max和ε'min之间切换的可逆性没有明显减弱，这使该材料具有良好的热力学稳定性。值得注意的是，化合物在1068nm处也有近红外发光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种介电常数可切换的NIR发光硝酸盐桥化双金属介电体材料，其特征在于，所述NIR发光硝酸盐桥化双金属介电体材料主要包括结构式为(MQ)5[K2Nd2(NO3)13]的化合物，其中MQ(N-甲基奎宁环阳离子)为正一价，Nd(钕)的价态为正三价，K(钾)的价态为正一价，NO3-(硝酸根)的价态为负一价。
2.根据权利要求1所述的介电常数可切换的NIR发光硝酸盐桥联双金属介电体材料，其基本物理特征在于，所述化合物为浅紫色块状晶体。
3.根据权利要求1所述的介电常数可切换的NIR发光硝酸盐桥联双金属介电体材料，其特征在于，所述化合物在153K时，属于单斜空间群P21/n，细胞参数β＝93.6825(18)°；在300K时，在单斜空间群P2/m中结晶，晶胞参数为β＝101.914(4)°。
4.根据权利要求1所述的介电常数可切换的NIR发光硝酸盐桥联双金属介电体材料，其特征在于，所述化合物该化合物在130K～240K温度范围内，介电常数实现在高低态之间相互切换，对应于有序-无序的结构相变；在1068nm处也有近红外发光，荧光寿命为1.920μs；该材
5.一种权利要求1所述的介电常数可切换的NIR发光硝酸盐桥联双金属介电体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤b)所述MQ和Nd(NO3)3·6H2O、KCl用去离子水将其溶解，混合并加入硝酸均匀搅拌，最后加入去离子水，将其置于热台上生长晶体，待2-3天左右析出浅紫色单晶，收集并烘干得到(MQ)5[K2Nd2(NO3)13]。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤b)所述MQ、Nd(NO3)3·6H2O、KCl、HNO3的摩尔比为5：2：2：5。
8.一种权利要求1所述的介电开关型的NIR发光硝酸盐桥联双金属介电体材料在可切换介电响应特性的介电开关材料、传感器、致动器以及电容器中的应用。
9.一种权利要求1所述的介电开关型的NIR发光硝酸盐桥联双金属介电体材料在NIR发光材料中的应用。
10.一种权利要求1所述的介电开关型的NIR发光硝酸盐桥联双金属介电体材料在信息存储、数据通信和光电器件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种介电常数可切换的nir发光硝酸盐桥化双金属介电体材料，其特征在于，所述nir发光硝酸盐桥化双金属介电体材料主要包括结构式为(mq)5[k2nd2(no3)13]的化合物，其中mq(n-甲基奎宁环阳离子)为正一价，nd(钕)的价态为正三价，k(钾)的价态为正一价，no3-(硝酸根)的价态为负一价。
2.根据权利要求1所述的介电常数可切换的nir发光硝酸盐桥联双金属介电体材料，其基本物理特征在于，所述化合物为浅紫色块状晶体。
3.根据权利要求1所述的介电常数可切换的nir发光硝酸盐桥联双金属介电体材料，其特征在于，所述化合物在153k时，属于单斜空间群p21/n，细胞参数β＝93.6825(18)°；在300k时，在单斜空间群p2/m中结晶，晶胞参数为β＝101.914(4)°。
4.根据权利要求1所述的介电常数可切换的nir发光硝酸盐桥联双金属介电体材料，其特征在于，所述化合物该化合物在130k～240k温度范围内，介电常数实现在高低态之间相互切换，对应于有序-无序的结构相变；在1068nm处也有近红外发光，荧光寿命为1.920μs；该...
【专利技术属性】
技术研发人员：史超，王丽平，杨友文，李建荣，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。