一种具有磁制冷和铁电双功能的钆化合物，其化学式表示为：[Gd3(HL)(H2L)(NO3)4]·C2H5OH，其中H4L为N,N,N',N'-四羟乙基乙二胺、EtOH为乙醇；所述钆化合物中存在三种不同配位环境的Gd原子，形成一个等腰三角形结构；其制备方法是以六水合硝酸钆为金属盐，以H4L为配体，以LiOH为碱性物质调节pH为7，混合溶液经搅拌、烘制、分离及洗涤固体制得。本发明专利技术的优点是：该钆化合物不仅表现优良的磁制冷行为而且呈现出良好铁电性质，因此在低温磁制冷和铁电存储器等固态器件中具有很大的潜在用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁制冷和铁电双功能材料，特别是。
技术介绍
郎杰斐(P. Langevin)在1907年曾经提到，如果顺磁物质在绝热去磁过程中，温度也会随着降低。从磁学机理上分析，在受磁场作用磁化时，含有顺磁离子的固体磁性物质的磁有序度加强，而此时磁熵减小，对外放出热量；反之，将其去磁，磁有序度下降，此时磁熵就会增大，又要从外界吸收热量。这种磁性离子物质在磁场施加与除去过程中所表现的热现象称为磁热效应(magneto - caloriceffect, MCE)。1927年， 德贝(Debye)和杰克(Giauque)曾预言预言可以利用此效应制冷。此后，杰克1933年实现了绝热去磁制冷。从此，在极低温领域UK级至16K范围)磁制冷发挥了很大作用。现在低温磁制冷技术比较成熟。美国、日本、法国均研制出多种低温磁制冷冰箱，为各种科学研究创造极低温条件。例如用于卫星、宇宙飞船等航天器的参数检测和数处理系统中，磁制冷还用在氦液化制冷机上。同时，在一定温度范围内，铁电材料的自发极化偶极矩能随外施电场的方向而改变。高性能的铁电材料是一类具有广泛应用前景的功能材料，从目前的研究现状来看，对于具有高性能的铁电材料的研究和开发应用仍然处于发展阶段.研究者们选用不同的铁电材料进行研究，并不断探索制备工艺，只是到目前为止对于铁电材料的一些性能的研究还没有达到令人满意的地步。随着材料的发展，人们对多功能材料的开发和研究更加备受关注。将磁性和电性结合在一个材料里是一件很有挑战性，但是也很有意义的事情。我们曾经申请过一个同时具备铁磁、铁电双功能镝单分子磁体的专利，专利号ZL201110026019. X，专利名称一种具有铁磁、铁电双功能的镝单分子磁体及其制备方法。在此基础上，我们选用适合磁制冷材料条件的钆离子取代镝离子，得到了一种具有良好磁制冷和铁电双功能钆化合物。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术现状，提供，该钆化合物具有良好的磁制冷和铁电性质，为实现兼具高密度存储设备材料和铁电存储器等多功能材料提供了很好的材料。本专利技术的技术方案一种具有磁制冷和铁电双功能钆化合物，其化学式为[Gd3 (HL) (H2L)(NO3)4] .C2H5OH,其中H4L为N，N，N' ,N'-四羟乙基乙二胺、EtOH为乙醇；钆化合物中存在三种不同配位环境的Gd原子，其中Gd(I)和Gd(3)均为九配位，Gd(2)为八配位，三个金属Gd原子构成一个平面三角形，来自配体上的两个μ 3-0原子O (I)和O (2)分别位于平面三角形的上下方并与三个Gd原子配位，另外来自于配体上的两个112-0原子0(3)和O (4)分别桥连了 Gd(I)和Gd⑵与Gd⑵和Gd (3)，而Gd (I)和Gd (3)之间没有μ2_0原子桥连，形成一个等腰三角形结构；所述礼化合物属于正交晶系，PnaZ1极性空间群,a = 28.3822(6) A, b =14.9641(3) A, c = 9.0770(2) Α, α=β = γ=90°。—种所述具有磁制冷和铁电双功能钆化合物的制备方法，以六水合硝酸钆为金属盐，以H4L为配体，以LiOH为碱性物质调节pH，合成步骤如下I)将摩尔比为1:2的Gd (NO3) 3 · 6Η20和H4L的混合物放入容器中，然后按照混合物与乙醇之比为24. 98mg:1mmL的比例加入乙醇得到溶液，再加入LiOH并调节溶液pH为7，常温下搅拌2h，得到混合溶液；2)将上述混合溶液在100°C下烘制72h，取出产物后将固体分离；3)用乙醇将上述固体洗涤3-5次，即可制得具有磁制冷和铁电双功能钆化合物的无色条状晶体。 本专利技术的优点是I)该钆化合物的磁熵变值为30. 22J Iig-1K-S表明该钆化合物可以应用于低温磁制冷材料；2)该钆化合物表现出良好的铁电性质，而且在510K出得到了介电异样峰，表明了该钆化合物具有高的铁电到顺电的相转变温度，由于其同时具有磁制冷和铁电性质，因此在磁制冷和铁电存储器等固态器件中具有很大的潜在应用价值。附图说明图1为[Gd3(HL) (H2L) (NO3)4图2为[Gd3(HL)(H2L)(NO3)4图3为[Gd3(HL)(H2L)(NO3)4图4为[Gd3(HL)(H2L)(NO3)4图5为[Gd3(HL)(H2L)(NO3)4C2H5OH的单晶衍射解析的结构图。C2H5OH变场磁化率实验图。C2H5OH磁熵变化实验图。C2H5OH室温下的电滞后曲线。C2H5OH的介温谱图。具体实施方式实施例一种具有磁制冷和铁电双功能钆化合物的制备方法，步骤如下将225. 5mg的Gd(NO3) 3 ·6Η20，273mg的L的放入容器中混合，再加入20mL的乙醇，用LiOH调节pH值到7，常温下搅拌2h ;然后放入100°C的烘箱内烘制72h，取出产物，将固体分离出来；再用乙醇洗涤3次制得无色条状晶体即为目标物。基于金属Gd计算得到的产率为46% ο该钆材料的性质表征I)该化合物的结构测定晶体结构测定采用Supernova型X-射线单晶衍射仪，使用经过石墨单色化的Mo-Ka射线(λ = 0.71073 Α)为入射辐射源，以ω-φ扫描方式收集衍射点，经过最小二乘法修正得到晶胞参数，从差值Fourier电子密度图利用SHELXL-97直接法解得晶体结构，并经Lorentz和极化效应修正。所有的H原子由差值Fourier合成并由理想位置计算确定。详细的晶体测定数据见表I。表I配合物的晶体学数据分子式C22H49Gd3N8O21分子量1233.42温度293(2) K波长0.71073 A单色器石墨晶系正交空间群Pml1 晶胞参数《 = 28.3822(6) Ah= 14.9641(3) Ac = 9.0770(2) Aa = 90°β= 90°η = 90°体积晶胞中重复单元数密度(计算)吸收系数角度范围吸收校正精修方法基于F2的吻合度最终R因子[7>2σ(/)]3855.15(16)42.115 Mg,W5.190 !Tim-13.03 -25.Oli半经验最小二乘法1.014JL_0.0371图1为[Gd3(HL) (H2L) (NO3)4] · C2H5OH的单晶衍射解析的结构图，结构图表明制得的钆化合物中存在三种不同配位环境的Gd原子，Gd(I)和Gd(3)均为九配位，Gd(2)为八配位，三个金属Gd原子构成一个平面三角形，来自配体上的两个μ3-0原子0(l)和O (2)分别位于平面三角形的上下方并与三个Gd原子配位，另外来自于配体上的两个μ 2-0原子O (3)和O (4)分别桥连了 Gd(I)和Gd⑵与Gd⑵和Gd (3)，而Gd (I)和Gd (3)之间没有μ 2_0原子桥连，形成一个等腰三角形结构；所述钆化合物属于正交晶系，PnaZ1极性空间群，a = 28.3822(6) A, b =14.9641(3) A, c = 9.0770(2) Α, α=β = γ=90°。2)该化合物的磁制冷性质表征该材料在2Κ-10Κ温度区间内的变场磁化率测试结果如图2所示，在2Κ，7Τ下，该化合物的磁化强度达到其饱和值21 Νβ。根据麦克斯韦公式-ΔΛ; (/_)=狀计算得到的该材料的最大磁熵变化值是30. 22J kg—本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有磁制冷和铁电双功能钆化合物，其特征在于：化学式为[Gd3(HL)(H2L)(NO3)4]·C2H5OH，其中H4L为N，N，N′，N′?四羟乙基乙二胺、EtOH为乙醇；钆化合物中存在三种不同配位环境的Gd原子，其中Gd(1)和Gd(3)均为九配位，Gd(2)为八配位，三个金属Gd原子构成一个平面三角形，来自配体上的两个μ3?O原子O(1)和O(2)分别位于平面三角形的上下方并与三个Gd原子配位，另外来自于配体上的两个μ2?O原子O(3)和O(4)分别桥连了Gd(1)和Gd(2)与Gd(2)和Gd(3)，而Gd(1)和Gd(3)之间没有μ2?O原子桥连，形成一个等腰三角形结构；所述钆化合物属于正交晶系，Pna21极性空间群，α=β=γ=90°。FDA00002573401600011.jpg,FDA00002573401600012.jpg
【技术特征摘要】
1.一种具有磁制冷和铁电双功能钆化合物，其特征在于化学式为[Gd3(HL)(H2L) (NO3)4] .C2H5OH,其中H4L为N，N，N'，N'-四羟乙基乙二胺、EtOH为乙醇；礼化合物中存在三种不同配位环境的Gd原子，其中Gd(I)和Gd(3)均为九配位，Gd(2)为八配位，三个金属 Gd原子构成一个平面三角形，来自配体上的两个μ 3-0原子O (I)和O (2)分别位于平面三角形的上下方并与三个Gd原子配位，另外来自于配体上的两个112-0原子0(3)和O (4)分别桥连了 Gd(I)和Gd⑵与Gd⑵和Gd (3)，而Gd (I)和Gd (3)之间没有μ2_0原子桥连，形成一个等腰三角形结构；所述礼化合物属于正交晶系，PnaZ1极性空间群,a =...
【专利技术属性】
技术研发人员：程鹏，王玉霞，师唯，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：
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