基于阴阳离子调控的分子铁介电材料合成及性质研究

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近二十年来,由于分子基铁介电材料具有优异的电学以及光学特性,相对比陶瓷材料,他们的重量轻、对环境友好(不含铅等)、同时柔韧性好易于成型、易于合成等优点,引起大量的科研工作者的兴趣,以及受到大量的科研工作者的关注。本论文根据这一特性,成功合成了两例冠醚-K+、三例冠醚-H3O+以及五例冠醚-有机胺主客体包合物,以及三例离散型四面体离子构筑化合物。通过相关测试表征对所合成化合物进行结构及性质研究分析。本文主要内容如下:1.利用18-冠醚-6(18-C-6)为固定原料,通过设计如何合成具有高温可逆相变,并具有铁电性质的化合物,最后成功合成了5个化合物,分别是化合物[H3O(18-C-6)]+[CdCl4]-(1),化合物[H3O(18-C-6)]+[FeBr4]-(2),化合物[K(18-C-6)]+[PF6]-(3),化合物[K(18-C-6)]+[CrO3F]-(4),化合物[H3O(18-C-6)]+[FeCl4]-(5)。化合物2具有低温相变,相变温度为240 K,化合物3-4具有高温可逆结构相变,其相变温度分别为340 K和374 K,化合物5具有高温铁电相变,其极化值大约为2.18 uc/cm-2;2.根据冠醚和伯胺与仲胺易形成“锁与钥匙”的结构,利用18-C-6作为“锁”与相关有机胺成功合成了5个化合物,其中化合物6-7使用无机酸平衡电荷,具有低温可逆相变,相变温度分别为250 K和220 K;化合物8使用有机酸三氟甲磺酸平衡电荷,具有高温可逆结构相变,相变温度为340 K;化合物9和化合物10使用手性胺D-半胱氨酸作为“钥匙”,不同的酸得到不同的产物,两者都具有正的Cotton效应并具有强的SHG效应;3.根据正四面体的可转动,易发生有序-无序变化,同时对正四面体进行改造,使其变成对称性更低的四面体,更易结晶在非心极性点群。通过这一思想,本文合成了3例类似化合物,分别是化合物11,四甲基氯铬酸盐,具有低温可逆相变,相变温度为240 K;化合物12,氯甲基三乙铵氯铬酸盐,结晶于非心点群,具有高温相变,相变温度达到330 K;化合物13,1,3-双(4-吡啶基)丙烷高氯酸盐,具有低温相变,相变温度为250 K,并伴有SHG的开与关性质。
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