本发明专利技术公开了邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料及制备方法，该铁电功能材料的分子式为[Cu3(C12H8N2)3(H2O)2(C3H2O4)3]·11H2O，为纯度不低于99%的蓝色粉体，为C2极性点群结构，其铁电特征参数分别为：剩余极化强度2Pr=0.09μC·cm–2，矫顽电场2Ec=1.40kv·cm–1，饱和极化强度Ps=0.39μC·cm–2，其粉体的晶胞参数为：该铁电功能材料饱和极化强度是罗息盐的1.56倍，是铁电特性能优异的新的铁电体。该铁电功能材料是铜盐溶液先于丙二酸溶液反应，再与邻菲罗啉溶液反应，在pH值为3.0～5.0条件下析晶，具有流程少，工艺简单，对设备要求低，无污染，成本低，易于产业化的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁电功能材料，具体涉及由邻菲罗啉、丙二酸和铜盐形成的。
技术介绍
铁电材料是指具有铁电效应的一类材料，在不加外电场时就具有自发极化现象，其自发极化的方向能够被外加电场反转或重新定向。铁电材料的特点是不仅具有自发极化，而且在一定温度范围内，其自发极化偶极矩的大小和方向能随外加电场的大小和方向而改变。由于铁电材料具有优良的铁电、压电、热释电及非线性光学等方面的特性，铁电存储器、热释电红外探测器、空间光调制器、光波导、介质移相器、压控滤波器等现代电子技术和微机械技术等固态新型元器件在航空航天、通信、家电、国防等领域具有广泛的应用价值，因而铁电材料及其应用研究已成为凝聚态物理、微电子学等领域最热门的研究课题之一。铁电功能材料的空间群结构是下述极性点群的其中之一 =C1, Cs, C2, C2v, C3, C3v, C4, C4v,C6, C6v，它是热释电材料的一个分支。目前，对于铁电材料的研究和应用主要集中在罗息盐、磷酸二氢钾和钛酸钡(BaTiO3)等无机化合物，而对金属-有机配合物铁电材料的研究则处于起步阶段，其研究成果相对有限。金属有机配位化学的发展为新型功能材料的设计和开发提供了崭新的思路，并推动了材料科学的发展。金属-有机配合物中金属离子与有机配体相互排列具有一定的指向性，结合了复合高分子和配位化合物两者的特点，其主要合成策略是通过金属离子与合适的有机配体在一定条件下形成配位键进而构筑具有新颖构型的新型功能材料。基于以上合成新型功能材料配合物特点，我们探索了不同合成条件下对产物的结构和性质的影响研究。
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铁电特性显著，饱和极化强度Ps值为0.39μ C.cm-2的邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料。本专利技术还提供了该铁电功能材料的制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料，其分子式为.IIH2O,该铁电功能材料为纯度不低于99%的蓝色粉体，为C2极性点群结构，其铁电特征参数分别为:剩余极化强度2Pr=0.09 μ C μπΓ2，矫顽电场2Ec=l.40kv.cnf1，饱和极化强度Ps=0.39 μ C.cnf2，其粉体的晶胞参数为:a = 13.229(3) Α，Λ = 20.208(4) A, c = 20.444(4) A。还有晶胞参数中 β =103.30(3) °。其中C12H8N2为邻菲罗啉分子，C3H2O4为丙二酸分子。该邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料的制备方法，其步骤如下:a、按铜离子与丙二酸摩尔比1:1的比例，在浓度为0.01 0.lmol/L的铜盐溶液加入浓度为0.0l 0.lmol/L的丙二酸溶液，搅拌反应，得到淡蓝色的丙二酸铜溶液；b、将邻菲罗啉溶于乙醇中，配成邻菲罗啉浓度为0.01 0.lmol/L的邻菲罗啉乙醇溶液，按铜离子与邻菲罗啉的摩尔比1:1，将邻菲罗啉乙醇溶液加入到所述丙二酸铜溶液中，搅拌反应，得到邻菲罗啉丙二酸铜溶液，随后边搅拌边滴加浓度为0.5 1.5mol/L的碱液，至邻菲罗啉丙二酸铜溶液的pH值为3.0 5.0，室温下静置，至邻菲罗啉丙二酸铜晶体析出完全；C、将邻菲罗啉丙二酸铜晶体干燥、研磨成通过100目筛的粉体，得到邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料。所述铜盐为高氯酸铜、硫酸铜、硝酸铜、乙酸铜或氯化铜。所述碱液为NaOH溶液、KOH溶液、Na2CO3溶液或K2CO3溶液。与现有技术相比，本专利技术的优点在于邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料，其分子式为.IIH2O,该铁电功能材料为纯度不低于99%的蓝色粉体，为C2极性点群结构，其铁电特征参数分别为:剩余极化强度2Pr=0.09μ C.cm_2，矫顽电场2Ec=l.40kv.cnf1，饱和极化强度Ps=0.39 μ C.cnf2，其粉体的晶胞参数为:a = 13.229(3) A, A = 20.208(4) A,c = 20.444(4) A；该铁电功能材料饱和极化强度是罗息盐的1.56倍，是铁电特性能优异的新的铁电体。该铁电功能材料是铜盐溶液先于丙二酸溶液反应，再与邻菲罗啉溶液反应，在PH值为3.0 5.0条件下析晶，具有流程少，工艺简单，对设备要求低，无污染，成本低，易于产业化的优点。附图说明图1为邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料的分子结构图；图2为邻菲罗 啉丙二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为邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料的电滞回线图。具体实施例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将1.0mmol高氯酸铜(Cu(ClO4)2)溶于30mL去离子水中，配成高氯酸铜溶液；将1.0mmol丙二酸溶于20mL去离子水中，配成丙二酸溶液，然后加入到高氯酸铜溶液，搅拌反应，得到淡蓝色的丙二酸铜溶液，再将1.0mmol邻菲罗啉溶于20mL乙醇(纯度99.99%)中，配成邻菲罗啉乙醇溶液，将邻菲罗啉乙醇溶液加入到丙二酸铜溶液中，搅拌反应，得到邻菲罗啉丙二酸铜溶液，随后边搅拌边滴加浓度为lmol/L的NaOH溶液，至邻菲罗啉丙二酸铜溶液的PH值为3.27，室温下静置，至邻菲罗啉丙二酸铜晶体析出完全，将邻菲罗啉丙二酸铜晶体干燥、研磨成通过100目筛的粉体，得到邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料，该铁电功能材料纯度不低于99%，为蓝色粉体，该邻菲罗啉丙二酸铜分子式为.IIH2O。实施例2与实施例1基本相同，所不同的只是高氯酸铜由硝酸铜(Cu(NO3)2)替代，硝酸铜溶液的浓度为0.0lmol/L，丙二酸溶液的浓度为0.0lmol/L，邻菲罗啉乙醇溶液的邻菲罗啉浓度为0.0lmol/L, NaOH溶液由浓度为1.5mol/L的Na2CO3溶液替代，邻菲罗啉丙二酸铜溶液的pH值为5.0。实施例3与实施例1基本相同，所不同的只是高氯酸铜由硫酸铜(CuSO4)替代，硫酸铜溶液的浓度为0.lmol/L，丙二酸溶液的浓度为0.lmol/L，邻菲罗啉乙醇溶液的邻菲罗啉浓度为0.lmol/L，NaOH溶液由浓度为1.2mol/L的K2CO3溶液替代，邻菲罗啉丙二酸铜溶液的pH值为 4.57。实施例4与实施例1基本相同，所不同的只是高氯酸铜由乙酸铜或氯化铜替代，NaOH溶液由浓度为0.5mol/L的KOH溶液替代，邻菲罗啉丙二酸铜溶液的pH值为3.0。采用Rigaku R - Axis Rapid单晶衍射仪对上述实施例得到的晶体进行单晶X-射线衍射，得到如图1所示邻菲罗啉丙二酸铜的结构图。采用Bruker D8Focus粉末衍射仪2 Θ角度范围为5-50°，以8° /min的扫描速度对上述实施例得到的邻菲罗啉丙二酸铜铁电粉体进行扫描，在室温下收集样品的粉末衍射图谱(PXRD)，并与单晶模拟PXRD图对比，如图2所示。电滞回线图采用美国立顿公司铁电材料测试系统Premier II测试。即样品粉末压片，双面涂银胶，自然晾干，然后测量电滞回线并得到铁电性能参数，得到如图3所示的电滞回线图，从图3中可以看出其铁电性能特征参数分别为:剩余极化强度2Pr=0.09 μ C.cnT2,矫顽电场 2Ec=l.40kv.cnT\ 饱和极化强度 Ps=0.39 μ C.cnT2。且饱和极化率值是罗息盐值0.25·μ C.cm-2的1.本文档来自技高网...
【技术保护点】
邻菲罗啉丙二酸铜铁电功能材料，其特征在于分子式为[Cu3(C12H8N2)3(H2O)2(C3H2O4)3]·11H2O，该铁电功能材料为纯度不低于99%的蓝色粉体，为C2极性点群结构，其铁电特征参数分别为：剩余极化强度2Pr=0.09μC·cm–2，矫顽电场2Ec=1.40kv·cm–1，饱和极化强度Ps=0.39μC·cm–2，其粉体的晶胞参数为：FDA00003099715200011.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑岳青，金陵，林建利，朱红林，许伟，
申请(专利权)人：宁波大学，
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。