[发明专利]基于方酸的介电转变材料及其制备方法

说明书

本发明公开了基于方酸的介电转变材料及其制备方法，属于材料技术领域，介电转变材料为方酸和吡唑合成的有机盐，化学式为C₇H₆N₂O₄，分子结构为：基于方酸的介电转变材料的晶体结晶于三斜晶系，空间群，方酸和吡唑均为平面型分子，方酸阴离子通过N‑H…O氢键和两个吡唑相连，延展成一维平面带状结构，在空间中形成层状堆叠结构。介电转变材料的制备方法，将方酸和吡唑按照摩尔比1：1分别溶于去离子水中，将吡唑水溶液缓慢滴加到方酸水溶液中，持续搅拌至溶液澄清，过滤静置，室温缓慢挥发，得到无色透明块状晶体。所述材料在温度的刺激下，介电常数实部发生高、低介电态的转变，该材料在开关、驱动、传感等方面具有应用前景。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及基于方酸的介电转变材料及其制备方法。

背景技术

介电转变材料，该类材料在外界条件(温度、压力、光照、化学等)激励下，介电常数实部发生高、低介电态的转变，在开关、传感、换能、驱动等方面具有应用前景。

近年来，随着对新型电介质材料的需求，基于有机小分子的电介质材料逐渐引起了人们的关注，该类材料具有结构多样性、柔性、绿色环保，多功能性等特点，有望在某些方面超越或者替代现有的介电材料，例如，分子基铁电材料、有机-无机杂化多铁材料、分子基介电响应材料等。

发明内容

技术问题：为发现具有应用前景的新型电介质材料，本发明提供基于方酸的介电转变材料；本发明的另一目的是公开其制备方法。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明的基于方酸的介电转变材料，该材料为方酸和吡唑形成的氢键型有机盐，化学式为C₇H₆N₂O₄，分子结构为：

进一步地，基于方酸的介电转变材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将方酸和吡唑分别溶于去离子水中；

(2)将吡唑水溶液缓慢滴加到方酸水溶液中，持续搅拌至溶液澄清，过滤静置，室温缓慢挥发，得到无色透明块状晶体，即得。

进一步地，所述的步骤(1)中，方酸和吡唑的摩尔比为1：1。

进一步地，所述的步骤(2)中，无色透明块状晶体，结晶于三斜晶系，空间群，方酸和吡唑均为平面型分子，方酸和吡唑之间通过N-H…O氢键连接形成带状的结构，在空间中形成层状堆叠结构。

进一步地，所述的步骤(2)中，无色透明块状晶体中，该结构的晶胞参数：α＝108.056(10)°，β＝94.793(9)°，γ＝90.339°。

进一步地，所述的步骤(2)中，室温缓慢挥发时间为5～7天。

有益效果：本发明提供了一种分子基介电转变晶态材料，该晶体在低温220K左右，介电常数产生台阶式的转变，以1MHz为例，从270K开始缓慢降温，在270K到220K时介电常数缓慢降低，从220K到120K时，介电常数发生急剧的降低，介电常数从9降低到3.5左右，升温时，介电常数又可逆的恢复，Δε'＝5.5。可用于制备智能材料、信息存储材料、储能材料等。

附图说明

图1是本发明合成的基于方酸的介电转变材料的粉末衍射图谱；

图2是本发明合成的基于方酸的介电转变材料的最简成分图；

图3是本发明合成的基于方酸的介电转变材料的氢键网络图，形成二维平面结构；

图4是本发明合成的基于方酸的介电转变材料的介电数据图；

图5是本发明合成的基于方酸的介电转变材料的结构图。

具体实施方式