[发明专利]一种多铁性化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型多功能材料，具体涉及一种多铁性材料及其制备方法。

背景技术

多铁性材料是指同时具有两种或以上的基础铁性(如铁弹性、铁电性和铁磁性)的多功能材料。一方面,多铁性材料同时具有多种基础铁性；另一方面，基础铁性之间还可能存在耦合效应，从而可能实现不同铁性的相互调控。因此，多铁性材料是一种新型多功能材料，在自旋电子学和其他领域有着广阔的应用前景。铁电性与磁性的本质互斥关系使得多铁性材料很稀少，而同时具有三种基础铁性且其在铁电、铁弹相变时出现磁双稳态的多铁性材料则更加罕见。

目前已知的多铁性材料大多是无机氧化物，如BiFeO₃，YMnO₃，LuFe₂O₄，和TbMn₂O₅，其磁性多为反铁磁且合成条件复杂，反应温度高。近年来，多铁材料的探索已经渗透到无机有机杂化材料如金属甲酸框架以及二维层状类钙钛矿。金属甲酸框架类的多铁性材料其磁性多为反铁磁且由于磁性与铁电性来源不同故其磁电性质并无明显相互作用，而二维层状钙钛矿的相变由于涉及到磁性交换作用的路径变化而使得磁电耦合成为可能。

尽管单相多铁性材料具有一系列优越性能，但目前仍存在一些不可避免的问题而制约着它的实际应用，比如，材料中漏电流大、易穿透而难以得到饱和极化强度，多数多铁性材料转变温度在室温以下且不具有强的磁电耦合性，纯净的单相多铁性材料很难制备等等。因此，研究设计出各项性能俱佳，实用性强的多铁性材料仍具有积极的意义。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有铁弹性、铁电性和铁磁性的新型单相多铁性化合物及其制备方法。

本发明的另一目的是提供一种铁弹相变在室温以上，在铁电、铁弹相变时出现磁双稳态的新型单相多铁性化合物。

本发明的又一目的是提供一种合成方法简单快速，原料便宜易得，容易制备纯相，产率高的新型单相多铁性化合物。

为了达到本发明的目的，本发明提供以下技术方案：

一种新型单相多铁性化合物，其特征在于：其分子式为[C₆H₅(C₂H₂)₄NH₃]₂[CuCl₄]，为层状类钙钛矿结构。

其中，所述新型单相多铁性化合物，其在350K下为四方晶系，空间群P4/mbm，晶胞参数其单晶结构图如附图2所示。

其中，所述新型单相多铁性化合物，其在293K下为单斜晶系，空间群P2₁/a，晶胞参数其单晶结构图如附图3所示。

其中，所述新型单相多铁性化合物，其在120K下为单斜晶系，空间群P2₁，晶胞参数其单晶结构图如附图4所示。

在一些实施例中，所述新型单相多铁性化合物的制备方法，其包括：室温下，将化学计量比约为2:1:2的4-苯基丁胺、氯化铜、盐酸加入一定量的溶剂中搅拌，挥发溶剂得到产品。

在另一些实施例中，所述新型单相多铁性化合物的制备方法，其包括：室温下，在一定量的溶剂中加入4-苯基丁胺，搅拌下滴加浓盐酸，加热煮沸蒸发大部分溶剂，冷却得到4-苯基丁胺盐酸盐，然后将摩尔比为约2:1的4-苯基丁胺盐酸盐与氯化铜加入到溶剂中搅拌，挥发溶剂得到产品。

所述溶剂为水、醇类溶剂或其混合溶剂，所述醇类溶剂为C1-C4醇，如甲醇、乙醇、丙醇或其组合。所述溶剂与4-苯基丁胺的体积摩尔比为约3毫升/毫摩尔至约7毫升/毫摩尔，优选约5毫升/毫摩尔。

本发明有益效果：

(1)本发明所述的新型单相多铁性化合物同时具有铁弹性、铁电性和铁磁性三种基础铁性，铁弹相变发生在室温以上，在发生铁电、铁弹相变时出现磁双稳态。

(2)本发明所述的新型单相多铁性化合物制备方法简单快速，原料便宜易得，容易制备纯相，产率高达95％以上。

术语定义：

术语“室温”通常指18至35摄氏度之间，优选22至30摄氏度之间，更优选25至27摄氏度之间。

术语“晶胞”指基本的平行六面体形的单元。晶体的整个体积可以由规则装配的这些单元构建而成。每个晶胞包含图样单元的完整表示，对其进行重复而构建出所述晶体。