專利名稱：水合1,2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料及制備方法
技術領域：
本發明涉及鐵電功能材料，具體涉及水合1，2- 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料及制備方法。
背景技術：
鐵電功能材料具有介電性、壓電性、熱釋電性、鐵電性以及電光效應、聲光效應、光折變效應和非線性光學效應等重要特性，可用于制作鐵電存儲器、熱釋電紅外探測器、空間光調制器、光波導介質移相器、壓控濾波器等重要的新型元器件。這些元器件在航空航天、通信、家電、國防等領域具有廣泛的應用前景。從晶體學角度，只有I (C1)，m(Cs)，2 (C2)， 2m (C2v)，3 (C3)，3m (C3v)，4 (C4)，4m (C4v)，6 (C6)，6m (C6v)的 10 種極性點群符合鐵電功能材料的要求。最早的鐵電效應是在1920年由法國人Valasek在羅謝爾鹽中發現的，這一發現揭開了研究鐵電材料的序幕。在1935年Busch發現了磷酸二氫鉀KH2PO4 -簡稱KDP，其相對介電常數高達30，遠遠高于當時的其它材料。20世紀80年代中期，薄膜制備技術的突破為制備高質量的鐵電薄膜掃清了障礙，并且近年來隨著對器件微型化、功能集成化、可靠性等要求的不斷提高，傳統的鐵電塊體由于尺寸限制已經不能滿足微電子器件的要求。從目前的研究現狀來看，對于具有高性能的鐵電材料的研究和開發應用仍然處于發展階段。金屬有機配位化學的發展為新型功能材料的設計和開發提供了嶄新的思路，并大大推動了材料科學的發展，其主要策略在于通過選擇合適的金屬離子與有機配體，借助金屬離子與有機配體之間的配位鍵合作用，來實現新穎功能材料的設計和構筑。發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種鐵電特性優異，飽和極化強度Ps值為 O. 4117 μ C · cnf2的水合1，2_ 二(4-卩比唳基)乙烯硫酸猛鐵電功能材料。本發明還提供了該鐵電功能材料的制備方法。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為水合1，2_ 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料，其分子式為[Mn(bpe) (H2O)2(SO4)] · H2O,其中bpe為分子式為 Cl2H10N2的1，2- 二(4-吡啶基)乙烯，該鐵電功能材料為純度不低于99%的黃色粉體，空間群結構為C2,其鐵電特征參數分別為剩余極化強度2Pr=0. 5779 μ C · cm2,矯頑電場 2Ec=18kv · cnT1，飽和極化強度Ps=O. 4117 μ C · cnT2，其粉體的晶胞參數為a = 26.123(5) A, b = 9.570(2) A， C = 7.749(2) A, β =99. 14 (3)。。
該水合1，2- 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料的制備方法，步驟如下
a、將硫酸錳溶于體積百分濃度為50%的甲醇溶液中，攪拌至完全溶解，制成濃度為O. 05 O. 125mol/L的硫酸錳溶液待用；
b、按I, 2-二(4-吡啶基)乙烯與硫酸錳的摩爾比為1:1的比例，將I, 2-二(4_吡啶基)乙烯加入到上述硫酸錳溶液中，攪拌下制成白色濁液，再攪拌下滴加濃度為IM的H2SO4溶液至白色濁液變為黃色濁液，靜置至沉淀完畢，得水合1，2- 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳沉淀；滴加H2SO4溶液，使pH呈酸性，利于得到黃色的水合1，2- 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳沉淀；
C、按硫酸錳與甲醇溶液的摩爾體積比lmmol 8mL的比例，將水合1，2_ 二(4_吡啶基)乙烯硫酸錳沉淀加入到溫度為60 90° C，體積百分濃度為50%的甲醇溶液中，冷卻至室溫，靜置溶液至黃色晶體析出完畢，得到水合1，2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳晶體， 置于瑪瑙研缽中研磨成通過100目篩的粉體，得到純度不低于99%的水合1，2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料。60 90° C的甲醇溶液，使水合1，2- 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳沉淀溶解后，50%的甲醇溶液下，其成核與生長結晶好，結晶純度高。
與現有技術相比，本發明的優點在于水合1，2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料及制備方法，其分子式為[Mn (bpe) (H2O)2(SO4)] · H2O,其中bpe為子式為C12H10N2的 1，2- 二(4-吡啶基)乙烯，該鐵電功能材料為純度不低于99%的黃色粉體，空間群結構為 C2，其鐵電特征參數分別為剩余極化強度2Pr=0. 5779 μ C · cm_2，矯頑電場2Ec=18kv · cnT1， 飽和極化強度Ps=O. 4117 μ C · cm-2,其飽和極化強度是羅息鹽的I. 67倍，是鐵電特性能優異的鐵電體；本發明的制備方法具有工藝簡單易行、對設備要求低、原料成本低、成核與生長結晶好，廣率聞、無污染等優點。
圖I為水合1，2- 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料的分子結構圖2為水合1，2- 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料的PXRD圖譜與單晶模擬PXRD圖譜的對比圖3為水合1，2- 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料的電滯回線圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
實施例I
將5mmol的MnSO4溶于由20mLCH30H和20mL水配制的甲醇溶液中，攪拌至完全溶解，制成濃度為O. 125mol/L的硫酸錳溶液，在硫酸錳溶液中加入5mmol的1，2- 二(4-吡啶基)乙烯，攪拌下制成白色濁液，再攪拌下滴加濃度為IM的H2SO4溶液至白色濁液變為黃色濁液，靜置至沉淀完畢，得水合1，2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳沉淀，過濾后在水合1，2-二 (4-吡啶基)乙烯硫酸錳沉淀中加入由20mLCH30H和20mL水配制的溫度為60 90° C的甲醇溶液中，冷卻至室溫，靜置溶液至黃色晶體析出完畢，得到水合1，2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳晶體，置于瑪瑙研缽中研磨成通過100目篩的粉體，得到水合1，2-二(4-吡啶基) 乙烯硫酸錳鐵電功能材料。該鐵電功能材料的分子結構如圖I所示。該鐵電功能材料的 PXRD圖譜如圖2所示，可以看出該鐵電功能材料純相高，純度不低于99%。該鐵電功能材料的電滯回線圖如圖3所示，可以看出飽和極化強度Ps=O. 4117μ C · cm_2，是羅息鹽的1.67 倍，說明具有鐵電功能特性優異。
實施例2
與實施例I基本相同，所不同的只是5mmol的MnSO4溶于由50mLCH30H和50mL水配制的甲醇溶液中。
采用Rigaku R-Axis Rapid單晶衍射儀對上述實施例得到晶體進行單晶X-射線衍射，得到如圖I所示的水合1，2- 二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳的結構圖。
PXRD圖采用fcuker D8 Focus粉末衍射儀在5-50°的2 Θ角度范圍內以6° / min的掃描速度，在室溫下收集該鐵電功能材料樣品的粉末衍射圖譜。
電滯回線圖采用美國立頓公司鐵電材料測試系統Premier II測試。即樣品粉末壓片，雙面涂銀膠，自然晾干，然后測量電滯回線并得到鐵電性能參數。
權利要求
1.水合1，2_二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料，其特征在于分子式為[Mn(bpe) (H2O)2(SO4)] · H2O,其中bpe為分子式為C12HltlN2的1，2-二 (4-吡啶基)乙烯，該鐵電功能材料為純度不低于99%的黃色粉體，空間群結構為C2,其鐵電特征參數分別為剩余極化強度 2Pr=0. 5779 μ C · cnT2,矯頑電場 2Ec=18kv · cnT1,飽和極化強度 Ps=O. 4117 μ C · an2,其粉體的晶胞參數為α = 26.123(5) A，5 = 9.570(2) A,c = 7.749(2) Α, β =99. 14(3)°。
2.權利要求I所述的水合1，2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料的制備方法， 其特征在于步驟如下a、將硫酸錳溶于體積百分濃度為50%的甲醇溶液中，攪拌至完全溶解，制成濃度為O.05 O. 125mol/L的硫酸錳溶液待用；b、按1，2-二(4-吡啶基)乙烯與硫酸錳的摩爾比為1:1的比例，將1，2- 二(4-吡啶基)乙烯加入到上述硫酸錳溶液中，攪拌下制成白色濁液，再攪拌下滴加濃度為Ii^AH2SO4 溶液至白色濁液變為黃色濁液，靜置至沉淀完畢，得水合1，2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳沉淀；C、按硫酸錳與甲醇溶液的摩爾體積比Immol 8mL的比例，將水合1，2-二(4-吡啶基) 乙烯硫酸錳沉淀加入到溫度為60 90° C，體積百分濃度為50%的甲醇溶液中，冷卻至室溫，靜置溶液至黃色晶體析出完畢，得到水合1，2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳晶體，置于瑪瑙研缽中研磨成通過100目篩的粉體，得到純度不低于99%的水合1，2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸猛鐵電功能材料。
全文摘要
本發明公開了水合1,2-二(4-吡啶基)乙烯硫酸錳鐵電功能材料及制備方法，其分子式為[Mn(bpe)(H2O)2(SO4)]·H2O，其中bpe為分子式為C12H10N2的1,2-二(4-吡啶基)乙烯，該鐵電功能材料為純度不低于99%的黃色粉體，空間群結構為C2，其鐵電特征參數分別為剩余極化強度2Pr=0.5779μC·cm-2，矯頑電場2Ec=18kv·cm-1，飽和極化強度Ps=0.4117μC·cm-2，其飽和極化強度是羅息鹽的1.67倍，是鐵電特性能優異的鐵電體；本發明的制備方法具有工藝簡單易行、對設備要求低、原料成本低、成核與生長結晶好，產率高、無污染等優點。
文檔編號C07F13/00GK102977148SQ20121047868
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者林建利, 虞曉科, 許偉, 戚金麗, 朱紅林, 鄭岳青 申請人:寧波大學