1. 研究目的与意义
具有铁电效应的一类材料称为铁电材料,它是热释电材料的一个分支。高性能的铁电材料具有广泛的应用前景,从目前的研究现状来看,对于具有高性能的铁电材料的研究和开发应用仍然处于发展阶段.研究者们还在不断的探索制备铁电材料的工艺。铁电材料及其应用研究已成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。
铁电材料是一类具有广阔发展前景的重要功能材料,其中柔性离子有机无机杂化直至目前看似还是很激进的概念,利用不同类型柔性及非对称性的有机配体,借助配位键和分子键的相互作用,来构建有机无机杂化化合物。柔性离子杂化化合物以其特殊的结构、性能以及潜在的应用价值受到人们广泛的关注,因而是当今化学研究发展的前沿,具有里程碑意义。
2. 课题关键问题和重难点
近年来,一些工作者利用有机无机杂化化合物的良好功能化特性,设计一些有机无机杂化化合物具有性能复合的分子材料,其结果表明有机无机杂化化合物可能在多功能复合的材料开发与设计中有用武之地。
有机无机杂化化合物作为新的研究领域,真正发展不过短短十年,有机无机杂化化合物的合成及其规律目前还不十分成熟。
在文献中也只有较少的报道,如平衡离子、模板剂、配体几何形状等对形成有机无机杂化化合物的影响。
3. 国内外研究现状(文献综述)
铁电材料是一类重要的功能材料,它具有介电性,压电性,热释电性,铁电性及以光电效应,声光效应,光折变效应和非线性光学效应等重要特性,在铁电存储器红外探测器,空间光调制器,介电热辐射测量器及光学传感器等方面有重要应用。[1]其特点是不仅具有自发极化,而且在一定温度范围内,自发极化偶极矩能随外施电场的方向而改变。
铁电性是某些绝缘体材料中在外加电场的作用下自发极化可以被反转的特性。铁电材料概括起来可以分为两大类:一类以磷酸二氢钾kh2po4(kdp)为代表,具有氢键,他们从顺电相过渡到铁电相是无序到有序的相变。以kdp为代表的氢键型铁晶体管,中子绕射的数据显示,在居里温度以上,质子沿氢键的分布是成对称沿展的形状。在低于居里温度时,质子的分布较集中且不对称于邻近的离子,质子会较靠近氢键的一端。另一类则以钛酸钡为代表,从顺电相到铁电相的过渡是由于其中两个子晶格发生相对位移。对于以为代表的钙钛矿型铁电体,绕射实验证明,自发极化的出现是由于正离子的子晶格与负离子的子晶格发生相对位移。
有机无机杂化化合物通常是指小分子配体与金属离子通过自组装过程形成的具有一维、二维、三维或0维的周期性网络结构的金属有机骨架晶体材料。[2]由于有机无机杂化化合物结合了复合高分子和配位化合物的特点,因此具有多样性和特殊的物理化学性质。通过配体的官能化或功能性的金属中心引入,可以赋予目标金属配合物的电、磁、光、手性拆分、催化等功能。[3]从有机无机杂化化合物的发展历史看,最初的研究目的是通过有机官能团拓展的方式构建具有矿物结构的有机无机杂化化合物,以产生更大孔道或孔穴结构的类分子筛材料。从组份上看, 有机无机杂化化合物日趋丰富,从类普鲁士蓝等氰基发展到毗咙基有机无机杂化化合物;从含氮的配体拓展到目前的含氧、含磷的配体,甚至可形成以m-c键为特征的有机无机杂化化合物,但由统计结果表明金属有机配合物仍主要由毗睫和梭酸这两大类配体构成。不仅如此, 有机无机杂化化合物的丰富还体现在金属中心离子变化。
4. 研究方案
学习柔性离子有机无机杂化化合物的相关知识,通过对化合物合成条件及规律,总结柔性配体组成的有机无机杂化化合物结构的影响。实验原料大多价格低廉易获得,在镀金电极上铺上柔性离子薄膜,再镀上铝电极,检测柔性薄膜的是否具有优良的铁电性。不需要特殊的环境及条件,东南大学有序物质科学研究中心实验设备俱全,具备完成各种实验的条件。
5. 工作计划
1月 2日~1月10日 完成任务书,了解自己的课题。
1月10日~1月19日 查文献资料,完成外文翻译及开题报告。
1月20日~ 2月 25日 完成的第一批合成工作并对其进行表征及活性评价。
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