[发明专利]邻菲咯啉间羟基苯甲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，具体涉及邻菲咯啉间羟基苯甲酸铜铁电功能材料及其制备方法。

背景技术

铁电功能材料（铁电体）是指其晶体结构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。其最基本的特性为一定温度范围内会具有自发极化，而且极化强度可以随外电场反向而反向，从而出现电滞回线。铁电材料有着丰富的物理内涵，除了具备铁电性之外，还具有压电性、介电性、热释电性、声光效应、光电效应、光折变效应以及非线性光学效应等众多性能，可用于制备电容器件、压力传感器、铁电存储器、波导管、光学存储器等一系列电子元件，在现代电子技术与微机械等固态器件方面有重要应用。由于其在航天航空、通信、家电、国防等领域的广泛应用前景，因此铁电材料成了近年来高新技术研究的前沿和热点之一。

迄今为止科学家对铁电材料的研究可大体分为4个阶段。第1个阶段是1920～1939年发现了两种铁电结构，即罗息盐和KH₂PO₄系列；第2阶段是1940～1958年，铁电唯象理论建立起来并趋于成熟；第3阶段是1959～1970年，铁电微观理论出现和基本完善，称为软模阶段；第4阶段是1980年至今，主要是研究铁电薄膜和铁电超晶格等非均匀系统。从现有研究进展来看，具有高性能的铁电材料的研究和开发应用主要集中在无机化合物铁电材料，对金属-有机配合物铁电材料的研究工作则显得相对有限。前期研究表明，具铁电特性的材料其微观晶体结构的点群属十个极性点群(C₁,C_s,C₂,C_2v,C₃,C_3v,C₄,C_4v,C₆,C_6v)之一。因此铁电材料的合成具有极大的难度，如何选择合适的金属离子与有机配体来实现新颖功能材料的设计和构筑显得尤为关键。金属有机配位化学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，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具有铁电特性的邻菲咯啉间羟基苯甲酸铜铁电功能材料。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：邻菲咯啉间羟基苯甲酸铜铁电功能材料，其分子式为Cu₂(C₁₂H₈N₂)₂Cl₂(C₇H₅O₃)₂，该铁电功能材料为纯度不低于99%的深蓝色粉体，为C_2v点群结构，其铁电特征参数分别为：剩余极化强度2Pr=0.080μC·cm^–2，矫顽电场2Ec=5.03kv·cm^–1，饱和极化强度Ps=0.195μC·cm^–2，其粉体的晶胞参数为：其中C₁₂H₈N₂为邻菲咯啉分子，C₇H₅O₃为间羟基苯甲酸分子。

该邻菲咯啉间羟基苯甲酸铜铁电功能材料的制备方法，其步骤如下：

a、氯化铜溶液的配制：将氯化铜溶于体积百分浓度为50%的甲醇溶液中，搅拌至完全溶解，配成浓度为0.1～0.5mol/L的氯化铜溶液待用；

b、间羟基苯甲酸溶液的配制：将间羟基苯甲酸溶于体积百分浓度为50%的甲醇溶液中，搅拌至完全溶解，配成摩尔浓度为0.1～0.5mol/L的间羟基苯甲酸溶液待用；

c、邻菲咯啉溶液的配制：将邻菲咯啉溶于体积百分浓度为50%的甲醇溶液中，搅拌至完全溶解，配成摩尔浓度为0.1～0.5mol/L的邻菲咯啉溶液待用；

d、邻菲咯啉间羟基苯甲酸铜溶液的制备：按间羟基苯甲酸与氯化铜的摩尔比1：1的比例，搅拌状态下将上述间羟基苯甲酸溶液逐滴加入到氯化铜溶液中，搅拌至溶液成淡蓝色；再按邻菲咯啉与与氯化铜的摩尔比1：1的比例，搅拌状态下逐滴加入邻菲咯啉溶液，搅拌至溶液成亮蓝色，得到邻菲咯啉间羟基苯甲酸铜溶液；用浓度为1mol/L的NaOH溶液调节邻菲咯啉间羟基苯甲酸铜溶液的pH值为2.10～5.90，室温下静置，析出得到邻菲咯啉间羟基苯甲酸铜晶体；