[发明专利]一种苯丙氨酸晶体材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种苯丙氨酸晶体材料及其制备方法与应用。本发明通过将六氟磷酸浓度为0.905～1.141mol/L甲醇溶液滴加到L‑苯丙氨酸浓度为0.152～0.161mol/L的甲醇溶液中得到混合溶液，对混合溶液进行超声波促溶至其沉淀消失并呈透明状；将18‑crown‑6浓度为0.075～0.081mol/L的甲醇溶液滴加到上述透明状的混合溶液中，静置6～10h、过滤，得到苯丙氨酸晶体材料；其中，六氟磷酸与L‑苯丙氨酸、18‑crown‑6的摩尔比为(4.5～7.5)：1：1。该苯丙氨酸晶体材料表现出良好的固态电性能，如介电性、压电性、铁电性、热释电性等众多性能，可做为铁电晶体材料应用在铁电存贮器(FRAM)、传感器、红外探测与成像器、铁电效应晶体管(FFET)、压电传感器、铁电动态随机存取存贮器(FDRAM)、非线性光学器件以及光电子器件等领域。

技术领域

本发明属于材料合成技术领域，尤其涉及一种苯丙氨酸晶体材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着电子信息技术的发展，铁电相变晶体材料因其光电性质在外界条件的刺激下极易发生高强度态和低强度态的双稳态切换，在智能控制、传感、信息存储、光电开关以及压电传感等方面有着广阔的应用前景。

研究发现，基于冠醚骨架的有机-无机杂化超分子包合物中的各个组分都有很好的灵活性，易自组装形成一维、二维、三维的不同结构骨架，在温度的刺激下，这些骨架中的小分子极易发生运动或转动从而引起结构相变。氨基酸是最基本的结构单元和生理活性物质。从配位化学的观点来看，氨基酸是一类具有氨基和羧基的双配位功能基团的优良配体。

近年来，由于小分子链状氨基酸相比于苯环或杂化氨基酸更容易发生转动或摆动而受到许多国内外科研人员重视，从而对苯环类氨基酸研究报道很少。苯环类氨基酸包括苯丙氨酸、苯甘氨酸、酪氨酸等。其中，苯丙氨酸分子量大、溶解性良好、热稳定性强、骨架结构形式多样，易通过偶极-离子、氢键等作用固定于冠醚空穴中形成超分子马达结构；同时，苯丙氨酸有机配体可以通过范德华力、氢键力或静电作用力等与活性无机酸离子反应，使得无机骨架的刚性和有机骨架的柔性有机结合起来，并通过杂化组装形成具有特定尺寸和形状的周期性网络结构，表现出良好的固态电性能，如介电性、压电性、铁电性、热释电性等。由于科学技术的发展，使其不仅具有结构研究的理论意义，而且可以作为优良的功能材料，为进一步设计和探索具有优良性能的分子基相变或铁电材料具有很好的调控作用，在催化、吸附、发光、电磁材料和离子或分子的交换性能等领域都有潜在的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构新颖、具有潜在铁电性、相变性的介电异常型功能的苯丙氨酸晶体材料。

本发明另一目的在于提供上述苯丙氨酸晶体材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述苯丙氨酸晶体材料在做为铁介电材料方面的应用。

本发明是这样实现的，一种苯丙氨酸晶体材料，该材料的化学结构式如下式(Ⅰ)所示：

本发明进一步公开了上述苯丙氨酸晶体材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将六氟磷酸浓度为0.905～1.141mol/L甲醇溶液滴加到L-苯丙氨酸浓度为0.152～0.161mol/L的甲醇溶液中得到混合溶液，对混合溶液进行超声波促溶至其沉淀消失并呈透明状；

(2)将18-crown-6浓度为0.075～0.081mol/L的甲醇溶液滴加到上述透明状的混合溶液中，静置6～10h、过滤，得到苯丙氨酸晶体材料；其中，六氟磷酸与L-苯丙氨酸、18-crown-6的摩尔比为(4.5～7.5)：1：1。

优选地，在步骤(2)中，所述六氟磷酸与L-苯丙氨酸、18-crown-6的摩尔比为6：1：1。

本发明进一步公开了上述苯丙氨酸晶体材料在做为铁介电材料方面的应用。