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固态可逆结构相变材料在外界温度、电场、压力、光等特定条件作用发生可逆结构相变,相变过程往往伴随性能变化,如相变储能、介电可调、压电、热电、铁电和非线性光学,基于这些性能变化的材料具有潜在的应用前景.本文主要选择稀土–硝酸根配位阴离子,[Ln(NO3)6]3? 和[Ln(NO3)5]2? 与有机季铵、叔铵阳离子反应,采用溶液挥发法合成得到18 个离子共晶化合物,并采用红外光谱、X 射线单晶衍射、X 射线粉末衍射、热重、差示扫描量热、变温介电谱、荧光光谱等表征测试,研究了这些共晶化合物的结构,热学性质,固态结构相变,介电性质和荧光性质等.主要内容如下:
1. [Ln(NO3)6]3?, [Ln(NO3)5]2? 阴离子与[N(C4H9)4]+, [HN(C4H9)3]+ 阳离子反应,通过溶液挥发法合成了7个离子共晶化合物,[N(C4H9)4]x[Ln(NO3)y] (Ln = La(1), Ce(2), Pr(3), Nd(4), x=3, y=6; Ln = Tb(5),Dy(6), x=2, y=5),[HN(C4H9)3]3[La(NO3)6](7),其中1, 2, 3, 4, 7 经历了室温以上的可逆结构相变,1-4 具有室温以上介电开关性质,7具有介电双稳态开关性质,5-6 可分别用作发绿光和黄光的荧光材料.
2. 用[N(C3H7)4]+, [HN(C3H7)3]+ 阳离子代替[N(C4H9)4]+, [HN(C4H9)3]+, 合成了8 个离子共晶化合物,[N(C3H7)4]3[La(NO3)6]·3H2O(8),[N(C3H7)4]2[Ln(NO3)5] (Ln = Nd(9), Gd(10), Tb(11), Dy(12), Er(13), Y(14)),[HN(C3H7)3]3[La(NO3)6](15),其中9,11-14具有室温以上介电双稳态开关性质,11, 12可用做发绿光和黄光的荧光材料的介电-荧光多功能材料.15 具有介电常数在较宽温度范围连续变化的热敏介电性质.
3. 用[N(C2H5)4]+ 阳离子代替[N(C4H9)4]+, [N(C3H7)4]+, 合成了2 个共晶化合物, [N(C2H5)4]3[La(NO3)6](16),[N(C2H5)4]3[La(NO3)6]·H2O (17),变温单晶X射线衍射分析揭示了16 发生了从正交晶系Pna21 (150K) 转变为单斜晶系Pnab (250K) 的结构相变.
4. 用[(CH3)3N(C6H5)]+ 阳离子代替[N(C4H9)4]+, [N(C3H7)4]+, [N(C2H5)4]+, 合成了[(CH3)3N(C6H5)]3[La(NO3)6] (18) 离子共晶化合物,变温单晶X 射线衍射分析揭示了18从三斜晶系P-1 (200K) 转变为单斜晶系P1121/n (293K) 的可逆结构相变,DSC, 介电测试进一步证实了这种相变.
1. [Ln(NO3)6]3?, [Ln(NO3)5]2? 阴离子与[N(C4H9)4]+, [HN(C4H9)3]+ 阳离子反应,通过溶液挥发法合成了7个离子共晶化合物,[N(C4H9)4]x[Ln(NO3)y] (Ln = La(1), Ce(2), Pr(3), Nd(4), x=3, y=6; Ln = Tb(5),Dy(6), x=2, y=5),[HN(C4H9)3]3[La(NO3)6](7),其中1, 2, 3, 4, 7 经历了室温以上的可逆结构相变,1-4 具有室温以上介电开关性质,7具有介电双稳态开关性质,5-6 可分别用作发绿光和黄光的荧光材料.
2. 用[N(C3H7)4]+, [HN(C3H7)3]+ 阳离子代替[N(C4H9)4]+, [HN(C4H9)3]+, 合成了8 个离子共晶化合物,[N(C3H7)4]3[La(NO3)6]·3H2O(8),[N(C3H7)4]2[Ln(NO3)5] (Ln = Nd(9), Gd(10), Tb(11), Dy(12), Er(13), Y(14)),[HN(C3H7)3]3[La(NO3)6](15),其中9,11-14具有室温以上介电双稳态开关性质,11, 12可用做发绿光和黄光的荧光材料的介电-荧光多功能材料.15 具有介电常数在较宽温度范围连续变化的热敏介电性质.
3. 用[N(C2H5)4]+ 阳离子代替[N(C4H9)4]+, [N(C3H7)4]+, 合成了2 个共晶化合物, [N(C2H5)4]3[La(NO3)6](16),[N(C2H5)4]3[La(NO3)6]·H2O (17),变温单晶X射线衍射分析揭示了16 发生了从正交晶系Pna21 (150K) 转变为单斜晶系Pnab (250K) 的结构相变.
4. 用[(CH3)3N(C6H5)]+ 阳离子代替[N(C4H9)4]+, [N(C3H7)4]+, [N(C2H5)4]+, 合成了[(CH3)3N(C6H5)]3[La(NO3)6] (18) 离子共晶化合物,变温单晶X 射线衍射分析揭示了18从三斜晶系P-1 (200K) 转变为单斜晶系P1121/n (293K) 的可逆结构相变,DSC, 介电测试进一步证实了这种相变.