[发明专利]一种水合4,4’‑联吡啶邻氯扁桃酸铜铁电功能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁电功能材料，具体涉及一种水合4，4′-联吡啶邻氯扁桃酸铜铁电功能材料及其制备方法。

背景技术

铁电材料，是指具有铁电效应的一类材料，它是热释电材料的一个分支，指其在不加外电场时就具有自发极化现象，自发极化的方向能够被外加电场反转或重新定向的一类功能材料。由于铁电材料它同时具有铁电性、铁弹性、热释电性、压电性及逆压电性等多种耦合性质以及其它独特的物理性质，如力-电-热耦合性质、电-声-光耦合性质、非线性光学效应、开关特性等等。以及近年来，铁电半导体、铁电铁磁体、铁电超导体、铁电液晶和光铁电体等新型材料的发现，导致利用铁电体的电、磁、光、声、力和热等方面的效应而制成许多功能器件，在现代科学技术各个领域得到广泛的应用。因此开发性能优良的新型铁电材料已成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。

到目前为止，铁电材料研究大体可分为以下几个阶段。第一阶段(1920-1939年)：发现罗息盐和KH₂PO₄铁电结构；第二阶段(1940-1958年)：发现第一个不含氢键，具有多个铁电相的铁电体BaTiO₃，铁电唯象理论的建立；第三阶段(1959年-上世纪70年代)：铁电软模理论的出现并趋于完善；第四阶段(上世纪80年代-至今)：研究各类聚合物复合材料、铁电液晶、异质结构和薄膜材料等非均匀体系。到目前为止，已发现的铁电晶体(包括多晶体)有一千多种。近年来，基于有机-无机杂化金属有机配合物的发展为新型铁电功能材料的设计合成和制备及其开发提供了崭新的思路，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。金属-有机配位聚合物组分繁多，结构多样化，预期从中可发掘出更多的铁电体，从而扩展铁电物理学的研究领域，并开发新的应用，这种铁电材料的研究已经引起化学家和物理学家的广泛兴趣，并大大推动了材料科学的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水合4，4′-联吡啶邻氯扁桃酸铜铁电功能材料，该铁电功能材料分子式为[Cu₂(4bpy)(H₂O)(Cl-ma)₂]_n[4bpy＝4，4′-联吡啶，Cl-ma＝R-邻氯扁桃酸]，晶胞参数为：a＝12.612(3)b＝7.834(2)c＝13.305(3)α＝90°，β＝104.90(3)°，γ＝90°，为单斜晶系，P2₁空间群(属C₂点群)，是一种有潜在应用前景的铁电功能材料。该铁电功能材料为能通过100目筛的绿色粉体，纯度不低于99％，其铁电特征参数分别为：剩余极化强度2Pr＝0.016μC·cm^-2，矫顽电场2Ec＝1.12kV·cm^-1，饱和极化强度Ps＝0.247μC·cm^-2。该铁电体的饱和极化率接近于典型铁电体罗息盐(NaKC₄H₄O₆·4H₂O，Ps＝0.25μC·cm^-2)，具有良好的铁电特性。

本发明还提供了上述水合4,4′-联吡啶邻氯扁桃酸铜铁电功能材料的制备方法，该制备方法具有流程少，重复性好，工艺简单，对设备要求低，具有工业化生产的前景。

上述的铁电功能材料晶体的制备方法，包括下述步骤：

1)R-邻氯扁桃酸溶液的配置：将R-邻氯扁桃酸溶于乙醇和水(V∶V＝1∶1)的混合溶剂中，搅拌至完全溶解，制成浓度为0.05～0.13mol/L的R-邻氯扁桃酸溶液待用。

2)4，4′-联吡啶溶液的配置：将R-邻氯扁桃酸溶于乙醇和水(V∶V＝1∶1)的混合溶剂中，并搅拌直至其完全溶解，配置成0.05～0.10mol/L的溶液，得到无色4，4′-联吡啶溶液待用。

3)将氯化铜加入到步骤1所制备的R-邻氯扁桃酸溶液中，制成浅蓝色溶液，并使氯化铜与R-邻氯扁桃酸的摩尔比为1∶1～4。量取0.8～1.2mL(1M)NaOH溶液作为酸度调节剂加至上述浅蓝色溶液中。