[发明专利]一种含钴有机-无机杂化分子铁电材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含钴有机‑无机杂化分子铁电材料及其制备方法，所述铁电材料的分子式为C₁₀N₂H₂₁CoBr₃，在296K晶体属正交晶系，空间群为Pca2₁，其保持铁电性能的最高温度为603K，铁电体在30V电压下可实现铁电畴翻转，该铁电材料在压电换能器、铁电存储器(FRAM)、铁电光伏材料等诸多领域具有应用潜能；所述铁电材料采用三乙烯二胺衍生物[CH₃(CH₂)₃‑Dabco]⁺·Br与溴化钴反应，蒸发结晶得到，制备方法操作简单，安全环保，制备出晶体体积大、质量好、颗粒均匀、产率高以及重复性好。

技术领域

本发明涉及一种铁电材料及其制备方法，特别涉及一种含钴有机-无机杂化分子铁电材料及其制备方法。

背景技术

铁电材料因其在存储、能量采集和光伏领域的巨大应用潜力而受到广泛关注。从铁电性在无机陶瓷铁电体BTO和PZT中发现以来，因其优异的铁电性、压电性和热稳定性而占据主导地位，但是陶瓷铁电体制备成本高、能耗大、污染严重、在实际应用中难以小型化轻量化。

因此，出现了分子铁电体，包括有机和有机-无机杂化铁电体，此类分子结构多样、可调和易于处理，且综合性能，如Ps、d₃₃和光学性能优异，有望并成为无机陶瓷铁电体的可行补充，解决日益严重的能源和环境问题。然而，相比于无机陶瓷铁电体，分子铁电体保持铁电性能的最高温度低。Chemical Science,2021,Advance Article文章中的铁电材料(C9H14N)₂CdBr₄保持铁电性能的最高温度仅为395K；Journal of the American ChemicalSociety,2020,142,4604-4608文章中的铁电材料[TMAEA]Pb₂Cl₆保持铁电性能的最高温度仅为412K；Journal of the American Chemical Society,2021,143,1664-1672文章中的铁电材料(EATMP)PbBr₄保持铁电性能的最高温度为534K；Chemical Communications,2021,57,943-946文章中的铁电材料[FEtDabco]ZnI₃保持铁电性能的最高温度为540K。分子铁电体保持铁电性能的最高温度低，严重限制了此类铁电材料的使用。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种含钴有机-无机杂化分子铁电材料，保持铁电性能的最高温度高；本发明的另一目的是提供该铁电材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的含钴有机-无机杂化分子铁电材料，所述铁电材料的分子式为C₁₀N₂H₂₁CoBr₃，结构简式为：

所述铁电材料保持铁电性能的最高温度为603K，铁电畴翻转电压为30V。

所述铁电材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将三乙烯二胺衍生物[CH₃(CH₂)₃-Dabco]⁺·Br^-放入烧杯中，加入蒸馏水溶解，再向烧杯中加入溴化钴，反应至固体溶解，过滤，取滤液；

(2)将滤液蒸发结晶，得到晶体为含钴有机-无机杂化分子铁电材料。

所述含钴有机-无机杂化分子铁电材料的制备方法，步骤(1)中三乙烯二胺衍生物[CH₃(CH₂)₃-Dabco]⁺·Br^-与溴化钴的摩尔比为1:1～3。