專利名稱：一種銅配合物鐵電功能材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵電功能材料，具體涉及一種銅配合物鐵電功能材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鐵電功能材料(鐵電體)是指其晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)極化現(xiàn)象，自發(fā)極化的方向能夠被外加電場(chǎng)反轉(zhuǎn)或重新定向的一類功能材料。其具有優(yōu)良的鐵電、介電、熱釋電以及壓電等特性，從而被廣泛應(yīng)用于鐵電存儲(chǔ)器、紅外探測(cè)器、聲表面波和集成光電器件等現(xiàn)代電子技術(shù)和微機(jī)械技術(shù)等固態(tài)器件方面，鐵電材料及其應(yīng)用研究已成為凝聚態(tài)物理、固體電子學(xué)領(lǐng)域最熱門的研究課題之一。早在18到19世紀(jì)，科學(xué)家就對(duì)材料的鐵電性能進(jìn)行研究，最早獲得使用的鐵電材料是羅息鹽(酒石酸鉀鈉)，1894年P(guān)ockels報(bào)道了羅息鹽具有異常大的壓電常數(shù)，1920年法國(guó)的Valasek觀察到羅息鹽晶體(斜方晶系)的鐵電電滯回線；1935年、1942年又發(fā)現(xiàn)·了磷酸二氫鉀(KH2PO4)及其類似晶體中的鐵電性，及鈦酸鋇(BaTiO3)陶瓷的鐵電性。從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)看，對(duì)于具有高性能的鐵電材料的研究和開發(fā)應(yīng)用仍然處于發(fā)展階段。金屬有機(jī)配位化學(xué)的發(fā)展為新型鐵電功能材料的設(shè)計(jì)合成和制備及其開發(fā)提供了嶄新的思路，并大大推動(dòng)了材料科學(xué)的發(fā)展。其主要策略在于通過(guò)選擇合適的金屬離子與有機(jī)配體，借助金屬離子與有機(jī)配體之間的配位鍵合作用，來(lái)實(shí)現(xiàn)新穎功能材料的設(shè)計(jì)和構(gòu)筑。由于鐵電功能材料的微觀晶體結(jié)構(gòu)的空間群為10個(gè)極性點(diǎn)群之一，因此對(duì)鐵電材料的合成極具挑戰(zhàn)性，如何選擇合適的金屬離子與有機(jī)配體來(lái)實(shí)現(xiàn)新穎功能材料的設(shè)計(jì)和構(gòu)筑顯得尤為關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鐵電特性較好，飽和極化強(qiáng)度Ps值為
O.218μ C · cm_2的銅配合物鐵電功能材料。本發(fā)明還提供了該鐵電功能材料的制備方法，該制備方法具有流程少，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)污染，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種銅配合物鐵電功能材料，其分子式為[Cu(phen) (H20)2L]L,其中L為間硝基苯甲酸，phen為鄰菲P羅啉,該鐵電功能材料為深藍(lán)色單斜晶系粉晶，純度不低于99%，屬間群晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞參數(shù)為a = 6.112( I) A, Λ = 21.804(4) A, c = 9.609(2) A, β =97. 75(3)。，其鐵電特征參數(shù)分別為Ps=O. 218 μ C/cm2, 2Pr=0. 189 μ C/cm2, 2Ec=5. 06kV/cm。上述銅配合物鐵電功能材料的制備方法，其步驟如下a、將間硝基苯甲酸溶于去離子水和乙醇組成的混合溶劑中，攪拌至完全溶解，配成摩爾濃度為O. 05 O. lmol/L的間硝基苯甲酸溶液待用，所述混合溶劑中去離子水與乙醇的體積比為1:1;b、用去離子水將銅鹽溶解，配成銅鹽溶液，再滴加濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液，至墨綠色沉淀完全析出，墨綠色沉淀加蒸餾水離心分離洗滌，離心分離洗滌共5次，按銅離子與間硝基苯甲酸摩爾比I :2的比例，將洗滌后的墨綠色沉淀立即加入至上述間硝基苯甲酸溶液中，攪拌5 40min，得到淺藍(lán)色的間硝基苯甲酸銅懸濁液；C、按銅離子與鄰菲啰啉摩爾比I :1的比例，在上述間硝基苯甲酸銅懸濁液中加入鄰菲啰啉，攪拌下淺藍(lán)色懸濁液變?yōu)樯钏{(lán)色懸濁液，繼續(xù)攪拌20 40min，過(guò)濾，沉淀涼干得到深藍(lán)色粉晶，該深藍(lán)色粉晶為[Cu(phen) (H2O)2UL的銅配合物鐵電功能材料。粉晶經(jīng)X-射線衍射，得到如圖2所示的PXRD圖譜的粉晶晶相。 所述銅鹽為氯化銅或醋酸銅或硫酸銅或硝酸銅或高氯酸銅或堿式碳酸銅(Cu (OH) 2 · CuCO3)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于是一種具有較強(qiáng)的鐵電功能特征的新的銅配合物鐵電功能材料，其分子式為[Cu(phen) (H20)2L]L,其中L為間硝基苯甲酸，phen為鄰菲P羅啉，該鐵電功能材料為深藍(lán)色單斜晶系粉晶，純度不低于99%，屬P2i空間群晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞參數(shù)為a = 6. i 12( I) A= 2 丨.804(4) A= 9.609(2) ,4，β =97. 75 (3)。，其鐵電特征參數(shù)分別為Ps=0. 218 μ C/cm2, 2Pr=0. 189 μ C/cm2, 2Ec=5. 06kV/cm。該鐵電功能材料是用銅鹽與氫氧化鈉溶液制成新的墨綠色Cu (OH) 2 -XH2O沉淀，立即與間硝基苯甲酸溶液反應(yīng)成間硝基苯甲酸銅懸濁液，再加鄰菲啰啉制得深藍(lán)色銅配合物粉晶；該制備方法具有流程少，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，原料使用廉價(jià)的銅鹽、鄰菲啰啉與間硝基苯甲酸，無(wú)污染，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的銅配合物的分子結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的銅配合物的PXRD與單晶模擬PXRD對(duì)比圖；圖3為本發(fā)明的銅配合物的電滯回線圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例I將O. Imol的間硝基苯甲酸溶于由O. 5L去離子水和O. 5L乙醇組成的混合溶劑中，攪拌至完全溶解，得到間硝基苯甲酸溶液待用；將銅離子為O. 05mol的CuC12*2H20溶于去離子水中，配成CuCl2溶液，再滴加濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液，至墨綠色(Cu(OH)2 · XH2O)沉淀完全析出完畢，墨綠色沉淀用蒸餾水離心分離洗滌，共離心分離洗滌5次，將洗滌后的墨綠色沉淀立即加入至上述間硝基苯甲酸溶液中，攪拌5 40min，得到淺藍(lán)色的間硝基苯甲酸銅懸濁液；再加入O. 05mol的鄰菲啰啉，攪拌下淺藍(lán)色懸濁液變?yōu)樯钏{(lán)色懸濁液，繼續(xù)攪拌20 40min，過(guò)濾，沉淀涼干得到深藍(lán)色粉晶，該深藍(lán)色粉晶為純度不低于99%，分子式為[Cu(phen) (H2O)2LjL的銅配合物鐵電功能材料，其中L為間硝基苯甲酸，phen為鄰菲啰啉。其微觀晶體結(jié)構(gòu)為P2i空間群，粉晶經(jīng)X-射線衍射，得到如圖2所示的PXRD圖譜的粉晶晶相；該粉晶電滯回線如圖3所示，從圖3中可以看出其鐵電性能特征參數(shù)分別為Ps=0. 218 μ C/cm2, 2Pr=0. 189 μ C/cm2, 2Ec=5. 06kV/cm。實(shí)施例2與實(shí)施例I基本相同，所不同的只是間硝基苯甲酸的摩爾量為O. 05mol,CuCl2 ·2Η20由銅離子為O. 025mol的Cu (OAC)2 .H2O替代，鄰菲啰啉的摩爾量為O. 025mol。實(shí)施例3與實(shí)施例I基本相同，所不同的只是間硝基苯甲酸的摩爾量為O. 08mol，CuCl2 · 2H20由銅離子為O. 04mol的CuSO4 · 5H20替代，鄰菲啰啉的摩爾量為O. 04mol。實(shí)施例4與實(shí)施例I基本相同，所不同的只是間硝基苯甲酸的摩爾量為O. 06mol,CuCl2 · 2H20由銅離子為O. 03mol的Cu (NO3) 2 · 6H20替代，鄰菲啰啉的摩爾量為O. 03mol。實(shí)施例5
與實(shí)施例I基本相同，所不同的只是間硝基苯甲酸的摩爾量為O. 09mol,CuCl2 · 2H20由銅離子為O. 045mol的Cu (ClO4)2替代，鄰菲啰啉的摩爾量為O. 045mol。實(shí)施例6與實(shí)施例I基本相同，所不同的只是間硝基苯甲酸的摩爾量為O. 07mol，CuCl2 ·2Η20由銅離子為O. 035mol的Cu(OH)2 ·CuCO3替代,鄰菲啰啉的摩爾量為O. 035mol。
權(quán)利要求
1.一種銅配合物鐵電功能材料，其特征在于分子式為[Cu(phen) (H2O)2L]L，其中L為間硝基苯甲酸，phen為鄰菲啰啉，該鐵電功能材料為深藍(lán)色單斜晶系粉晶，純度不低于99%，屬P2i空間群晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞參數(shù)為O = 6.112(1) A,b = 21.804(4) A,c =9.609(2) Α, β =97. 75 (3)。，其鐵電特征參數(shù)分別為Ps=0. 218 μ C/cm2, 2Pr=0. 189 μ C/cm2,2Ec=5. 06kV/cm。
2.權(quán)利要求I所述的一種銅配合物鐵電功能材料的制備方法，其特征在于步驟如下 a、將間硝基苯甲酸溶于去離子水和乙醇組成的混合溶劑中，攪拌至完全溶解，配成摩爾濃度為O. 05 O. lmol/L的間硝基苯甲酸溶液待用，所述混合溶劑中去離子水與乙醇的體積比為1:1; b、用去離子水將銅鹽溶解,配成銅鹽溶液,再滴加濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液,至墨綠色沉淀完全析出，墨綠色沉淀加蒸餾水離心分離洗滌，離心分離洗滌共5次，按銅離子與間硝基苯甲酸摩爾比I :2的比例，將洗滌后的墨綠色沉淀立即加入至上述間硝基苯甲酸溶液中，攪拌5 40min，得到淺藍(lán)色的間硝基苯甲酸銅懸濁液； C、按銅離子與鄰菲啰啉摩爾比I :1的比例，在上述間硝基苯甲酸銅懸濁液中加入鄰菲啰啉，攪拌下淺藍(lán)色懸濁液變?yōu)樯钏{(lán)色懸濁液，繼續(xù)攪拌20 40min，過(guò)濾，沉淀涼干得到深藍(lán)色粉晶，該深藍(lán)色粉晶為[Cu(phen) (H2O)2UL的銅配合物鐵電功能材料。
3.如權(quán)利要求2所述的一種銅配合物鐵電功能材料的制備方法，其特征在于所述銅鹽為氯化銅。
4.如權(quán)利要求2所述的一種銅配合物鐵電功能材料的制備方法，其特征在于所述銅鹽為硫酸銅。
5.如權(quán)利要求2所述的一種銅配合物鐵電功能材料的制備方法，其特征在于所述銅鹽為硝酸銅。
6.如權(quán)利要求2所述的一種銅配合物鐵電功能材料的制備方法，其特征在于所述銅鹽為高氯酸銅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銅配合物鐵電功能材料及其制備方法，銅配合物的分子式為[Cu(phen)(H2O)2L]L，其中L為間硝基苯甲酸，phen為鄰菲啰啉，該鐵電功能材料為深藍(lán)色單斜晶系粉晶，純度不低于99%，屬P21空間群晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞參數(shù)為β=97.75(3)°，其鐵電特征參數(shù)分別為Ps=0.218μC/cm2，2Pr=0.189μC/cm2，2Ec=5.06kV/cm，其飽和極化強(qiáng)度Ps值為0.218μC·cm-2的鐵電功能材料；該銅配合物制備方法具有流程少，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，原料使用廉價(jià)的銅鹽、鄰菲啰啉與間硝基苯甲酸，無(wú)污染，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07F1/08GK102924487SQ20121040239
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者鄭岳青, 虞曉科, 朱紅林, 許偉, 林建利 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)