[发明专利]一种有机无机杂化稀土双钙钛矿化合物、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种有机无机杂化稀土双钙钛矿化合物、制备方法及其应用，其化学式为：(RM3HQ)subgt;2/subgt;RbCe(NOsubgt;3/subgt;)subgt;6/subgt;，其中RM3HQ为正一价R‑N‑甲基‑3‑羟基喹啉环阳离子，上述化合物是以RM3HQ配体与一定的Cesupgt;3+/supgt;盐和Rbsupgt;+/supgt;盐在相应的条件下反应而得，本发明所述方法简单易操作，产率较高；所得到的该化合物呈现两种不同的晶态，并能进行两种不同晶态之间的单晶到单晶的转换；该化合物表现出压电和压磁开关性质，作为一种新型的分子基磁材料在压磁传感器和信息储存方面有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及多铁材料，具体涉及基于大压电响应有机无机杂化的稀土双钙钛矿压磁开关材料。

背景技术

单分子磁体越来越受到广泛的研究，由于其在量子计算机、超高密度存储、自旋电子器件等领域具有潜在的应用。调控慢弛豫对基础研究和器件应用都具有重要意义。研究发现，顺磁离子周围的配体场和配位环境的细微改变对单分子磁体的磁弛豫过程有着重要的影响。到目前为止，磁动力学行为的调节主要是通过化学手段，比如配体的修饰。外界物理刺激方式也是一种可能的调节方法。比如通过施加压力改变氢键等弱相互作用就能对磁弛豫过程产生影响。然而，这些已知的例子中压力对慢弛豫的影响非常小。这里，本发明中，我们展示大压电配合物，其慢弛豫过程可以通过压力进行开和关。众所周知，压电性起源于晶格的形变和相应的电荷的相对移动。大的压电性意味着晶格容易发生形变。如PZT在准同型相界大的压电性是由于三方相和四方相容易相互转换。在大压电的晶格中，磁离子的配位环境或晶格内的振动更能容易通过压力进行调节。最近，我们发现了一个铁电铁弹的镧的配合物，其相对大的压电效应起源于其晶格容易发生变形。本发明用顺磁的稀土离子铈取代镧有望获得压力敏感的慢弛豫的磁性材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的有机无机杂化钙钛矿化合物、制备方法以及应用，即由于压力引起磁性和铁电功能不同的压电响应有机无机杂化的稀土双钙钛矿压磁开关材料以及制备方法。

本发明是这样实现的，一种有机无机杂化的稀土双钙钛矿化合物，其化学式为：

(RM3HQ)₂RbCe(NO₃)₆

其中，RM3HQ为正一价R-N-甲基-3-羟基奎宁环。

本发明的进一步技术方案是：本发明所述的双钙钛矿结构(RM3HQ)₂RbCe(NO₃)₆具有类似锂辉石的双金属钙钛矿结构。不对称单元内含有一个Ce³⁺离子、一个Rb⁺离子、两个RM3HQ离子和六个NO₃^-离子。其中Ce³⁺离子采用正二十面体配位几何构型。Rb⁺和Ce³⁺被硝酸盐桥接形成三维框架，有机阳离子用作模板填充八面体所包围的空腔。最近的Ce–Ce距离为这确保了磁相互作用可以忽略不计。

本发明的进一步技术方案是：本发明所述基于压电响应有机无机杂化的稀土双钙钛矿压磁开关材料的结构是确定的，通过DSC曲线和介电响应曲线确定化合物是在284K的时候发生相变，从低温到高温，由极性空间群变成非极性空间群，并用SHG曲线确定了该有机无机杂化稀土双钙钛矿材料的极性，因此在243K和293K的晶态在此分别称为晶态1和晶态2，其中：

晶态1属于三方晶系，空间群R3，晶胞参数为：α＝90.00°，β＝90.00°，γ＝120.00°，

晶态2属于立方晶系，空间群P2₁3，晶胞参数为α＝90.00°，β＝90.00°，γ＝90.00°，