[发明专利]L-酒石酸2,2-二吡啶胺钴铁电功能材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁电功能材料，具体涉及L-酒石酸2,2-二吡啶胺钴铁电功能材料及制备方法。

背景技术

铁电功能材料具有介电性、压电性、热释电性、铁电性以及电光效应、声光效应、光折变效应和非线性光学效应等重要特性，可用于制作铁电存储器、热释电红外探测器、空间光调制器、光波导介质移相器、压控滤波器等重要的新型元器件。这些元器件在航空航天、通信、家电、国防等领域具有广泛的应用前景。从晶体学角度，只有1(C₁)，m(C_s)，2(C₂)，2m(C_2v)，3(C₃)，3m(C_3v)，4(C₄)，4m(C_4v)，6(C₆)，6m(C_6v)的10种极性点群符合铁电功能材料的要求。最早的铁电效应是在1920年由法国人Valasek在罗谢尔盐中发现的，这一发现揭开了研究铁电材料的序幕。在1935年Busch发现了磷酸二氢钾KH₂PO₄–简称KDP，其相对介电常数高达30，远远高于当时的其它材料。20世纪80年代中期，薄膜制备技术的突破为制备高质量的铁电薄膜扫清了障碍，并且近年来随着对器件微型化、功能集成化、可靠性等要求的不断提高，传统的铁电块体由于尺寸限制已经不能满足微电子器件的要求。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。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，并大大推动了材料科学的发展，其主要策略在于通过选择合适的金属离子与有机配体，借助金属离子与有机配体之间的配位键合作用，来实现新颖功能材料的设计和构筑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁电特性较好，饱和极化强度Ps值为0.203μC·cm^-2的L-酒石酸2,2-二吡啶胺钴铁电功能材料。本发明还提供了该铁电功能材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：L-酒石酸2,2-二吡啶胺钴铁电功能材料，其分子式为[Co(dpa)(L-C₄H₄O₆)]₂·8H₂O，其中dpa为2,2-二吡啶胺，2,2-二吡啶胺分子式为C₁₀H₉N₃，该铁电功能材料为纯度不低于99%的单斜晶系粉体，空间群结构为C₂，其铁电特征参数分别为：剩余极化强度2Pr=0.03μC·cm^-2，矫顽电场2Ec=9.0kv·cm^-1，饱和极化强度Ps=0.203μC·cm^-2，其粉体的晶胞参数为：β=120.99(3)°。酒石酸又称2,3–二羟基丁二酸，是常见的α-羟基二酸，它具有两个手性碳，具有三种旋光异构体，分别为右旋酒石酸（L–酒石酸），左旋酒石酸(D–酒石酸)，内消旋酒石酸，酒石酸盐具有压电、铁电等重要物理性质。

该L-酒石酸2,2-二吡啶胺钴铁电功能材料的制备方法，步骤如下：

碳酸钴的制备：按钴盐与碳酸盐的摩尔比1：1～1.5，将钴盐溶于碳酸盐溶液中，搅拌溶解后，静置沉淀完毕，离心，得到紫红色沉淀的碳酸钴，用水冲洗干净，所述碳酸盐溶液的浓度为0.1～1mol/L；碳酸盐摩尔量略大于钴盐，碳酸钴沉淀生成较完全。

L–酒石酸2,2-二吡啶胺混合溶液的制备：按摩尔体积比为1：1：20，将L–酒石酸和2,2-二吡啶胺溶于体积百分浓度为50%的甲醇溶液中，60℃下搅拌至固体溶解，得到L–酒石酸2,2-二吡啶胺混合溶液备用；

L–酒石酸2,2-二吡啶胺钴溶液的制备：按钴盐与L–酒石酸摩尔比为1：1的比例，将上述碳酸钴加入到上述L–酒石酸2,2-二吡啶胺混合溶液中，边加入边持续搅拌，加入完毕再搅拌10～30min，过滤除去不溶物，得到L–酒石酸2,2-二吡啶胺钴溶液；

L–酒石酸2,2-二吡啶胺钴铁电粉体的制备，将上述L–酒石酸2,2-二吡啶胺钴溶液室温下静置2～7天，过滤得到L–酒石酸2,2-二吡啶胺钴晶体，再将L–酒石酸2,2-二吡啶胺钴晶体置于玛瑙研钵中研磨成通过100目筛的粉体，得到单斜晶系的红色粉体，该红色粉体为L–酒石酸2,2-二吡啶胺铁电功能材料。