可切换介电性的铵-多原子桥联杂化钙钛矿的研究

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结构相变通常伴随诸多物理和化学性质的产生和转变,如介电转变、铁电性等。前者表现为在外界环境的激励下,所发生的高、低介电态间的相互转变,对应于一类重要的功能材料。本文基于可切换介电性的铵-多原子桥联杂化钙钛矿化合物,对其结构相变和介电转变行为进行研究。论文内容包含四个部分:(1)以质子化奎宁环为有机阳离子,分别与高氯酸钡和四氟硼酸钡反应,得到了两例A2BX4-型杂化钙钛矿化合物,即(C7H14N)2Ba(Cl O4)4(1)和(C7H14N)2Ba(BF4)4(2)。对其变温单晶结构和介电性质进行了研究。通过热力学的研究表明,化合物1和化合物2分别在364K和314 K附近发生结构相变,且有明显的介电异样。发生结构相变的主要原因是由于奎宁环阳离子在高低温的有序-无序变化以及阴离子骨架的相对扭转。(2)以质子化7-氮杂双环[2.2.1]庚烷为有机阳离子,与硝酸铅反应,得到一例A2BX4-型杂化钙钛矿化合物,即(C6H12N)2Pb(NO3)4(3)。在温度激励下,化合物3在353 K发生结构相变,结构发生转变主要是来源于客体阳离子和硝酸根离子的运动所引起。值得注意的是,化合物1还表现出良好的半导体特性。(3)以质子化手性的(1S,4S)-2,5-二氮杂双环[2.2.1]庚烷为有机阳离子,与硝酸铷反应,得到一例ABX3-型杂化钙钛矿化合物,即(C5H11N2)Rb(NO3)3(4)。化合物4在358 K附近发生相变并伴随可切换的介电行为。通过变温单晶结构分析证实了化合物的相变主要源自于晶格中手性的(1S,4S)-2,5-二氮杂双环[2.2.1]庚烷阳离子和阴离子骨架的有序-无序相变行为。(4)以质子化手性的噻唑为有机阳离子,与钴氰化钾反应,得到一例A2BIBIIIX6-型杂化复钙钛矿化合物,即(C3H4NS)2[KCo(CN)6](5)。化合物5在237 K和210 K下经历了连续可逆结构相变并表现出可切换的介电转变。变温单晶结构分析表明,相变行为源自于噻唑环相对较小的热振动。
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