[发明专利]一种铁电材料有机金属配合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁电材料有机金属配合物及其制备方法与应用。

背景技术

铁电材料是一种同时具有铁电、压电、热释电、电光、非线性光学等性能的多功能材料。所谓铁电材料，是指晶体结构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的材料。材料的这种特性被称为“铁电现象”或“铁电效应”。近些年来，铁电材料发展极为迅速，已广泛应用于电子技术、激光技术、红外探测技术、超声（和微波声学）技术、固态记忆和显示技术以及其他工程技术方面，而研制和生产性能优良的铁电材料，又是发展各种铁电、压电、热电和电光等功能器件的基础。因此，目前国际上对铁电材料的研制和探索十分活跃。

目前人们对铁电材料的研究和应用主要集中在无机材料上。无机铁电材料由于具有高强度、高硬度、耐高温、性能长期稳定、使用寿命长等优点而被广泛应用，但是由于无机铁电薄膜的制作需要高真空较高温度的条件，使制作成本较为昂贵，不易制作大面积薄膜且需要采用硬质材料作基片，较大地限制了其应用。近年来，有机铁电体薄膜也倍受青睐，主要是由于与无机铁电材料相比，其具有易制成大面积薄膜、制作成本低、低温制作条件、相对大的分子超极化率、大的电致伸缩应变能力、与空气的抗声阻匹配性有独特的优越性等优点，同时由于其低温制作条件而可以用柔软的塑料作基片。但是由于有机铁电材料的铁电耦合系数较低，相对介电常数较小，性能、功能的长期稳定性相对差一些，从而使其应用受到较大限制。因此，研究新型铁电材料以克服无机或有机铁电材料的固有缺陷已成为当前铁电材料的研究重点。

近几年来，具有铁电效应的有机模板金属硼磷酸盐引起了人们的极大研究兴趣，这是由于这类杂化材料经过精心设计和调控，可以达到扬无机材料和有机材料各自优点之长和避其缺点之短的“杂交优势”的效果，而且无机硼氧金属骨架和有机模板组份之间的相互作用，可以使此类材料呈现出新颖的性质。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种铁电材料有机金属配合物及其制备方法与应用，其技术方案如下：

本发明提供的一种铁电材料有机金属配合物，该配合物分子式为C₄H₁₃N₂B₂P₃CoO₁₃，空间群为Ima2 (No.46)，单胞参数为a = 12.4820 (8) ?, b = 9.4146 (3) ?, c = 11.4646 (2) ?,α= β=γ = 90.00 o, Z = 4, 单胞体积V =1347.2(1) ?³。

本发明还提供一种铁电材料有机金属配合物的制备方法，在水热条件下，反应物乙酸钴（Co(CH₃COO)₂）、硼酸（H₃BO₃）、哌嗪(C₄H₁₀N₂)、磷酸(H₃PO₄)作为原料，其摩尔比为0.5～5：1～3：0.5～3：1.5～6，采用水作为溶剂，水热反应升温至140～220℃，室温下自然冷却，得到C₄H₁₃N₂B₂P₃CoO₁₃。

上述乙酸钴被同物质量的六水合硝酸钴、硝酸钴、硫酸钴或氯化钴取代。

本发明还提供一种铁电材料有机金属配合物的用途，该材料应用于存储和恢复信息、传输光信息、图像显示或全息照像中的编页器、铁电光阀阵列作全息照像的存储。

我们选择乙酸钴（Co(CH₃COO)₂）、硼酸（H₃BO₃）、哌嗪(C₄H₁₀N₂)、磷酸(H₃PO₄)作为原料，其摩尔比为0.5～2.5：1.5～2.5：0.5～1.5：1.5～4.5，采用水作为溶剂，在水热反应条件下，硼酸、乙酸钴、哌嗪和磷酸发生化学反应，生长了有机模板金属钴硼磷酸盐的单晶。

我们测得该有机模板金属钴硼磷酸盐的晶体结构，结构参数如下：