[发明专利]1,2,3,4-丁烷四羧酸锰铁电材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁电功能材料，具体涉及1，2，3，4-丁烷四羧酸锰铁电材料及其制备方法。 

背景技术

铁电材料是指具有铁电效应的一类材料，在不加外电场时就具有自发极化现象，其自发极化的方向能够被外加电场反转或重新定向。铁电材料的特点是不仅具有自发极化，而且在一定温度范围内，其自发极化偶极矩的大小和方向能随外加电场的大小和方向而改变。由于铁电材料具有优良的铁电性、压电性、热释电性及非线性光学等特性，在铁电存储器，可用于制作铁电存储器、热释电红外探测器、空间光调制器、光波导、介质移相器、压控滤波器等现代电子技术和微机械技术等固态新型元器件，这些元器件在航空航天、通信、家电、国防等领域具有广泛的应用前景。因而铁电材料及其应用研究已成为凝聚态物理、微电子学等领域最热门的研究课题之一。 

自19世纪开始，科学家就开始对材料的铁电性进行研究，1894年Pockels报道了罗息盐具有异常大的压电常数，1920年法国的Valasek观察到罗息盐晶体(斜方晶系)的铁电电滞回线；1935年、1942年又发现了磷酸二氢钾(KH₂PO₄)及其类似晶体中的铁电性与钛酸钡(BaTiO₃)陶瓷的铁电性。总的来说，铁电晶体概括起来可以分为两大类：第一类以磷酸二氢钾(KH₂PO₄)简称KDP为代表，这类铁电物质具有氢键。另一类则是以钛酸钡(BaTiO₃)为代表的铁电体。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，因而探索和开发新颖铁电材料、不断发展其制备工艺，仍是材料工作者不断致力的方向之一。金属有机配位化学的发展为新型功能材料的设计和开发提供了崭新的思路，并大大推动了材料科学的发展。其主要策略在于通过选择合适的金属离子与有机配体，借助金属离子与有机配体之间的配位键合作用，来实现新颖功能材料的设计和构筑。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供1，2，3，4-丁烷四羧酸锰铁电材料，该铁电材料是由柔性1，2，3，4-丁烷四羧酸有机配体与Mn²⁺离子构筑的金属-有机配合物，并且表现出明 显的铁电性能特征。 

本发明还提供了该1，2，3，4-丁烷四羧酸锰铁电材料的制备方法，该制备方法具有流程少，工艺简单，对设备要求低，原料使用的锰盐与丁烷四羧酸，无污染，成本低，易于产业化等优点。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：1，2，3，4-丁烷四羧酸锰铁电材料，该铁电功能材料分子式为[Mn₂(H₂O)₅(C₈H₆O₈)]·2H₂O，该铁电功能材料为能通过100目筛的白色粉体，纯度不低于99％，属F₂dd空间群结构，晶体的晶胞参数为： 其铁电特征参数分别为：饱和极化强度Ps＝0.23μC·cm^-2，剩余极化强度2Pr＝0.11μC·cm^-2，矫顽电场2Ec＝26.36kv·cm^-1。 

该铁电功能材料的制备方法之一，将四水醋酸锰(MnAc₂·4H₂O)与1，2，3，4-丁烷四羧酸以摩尔比为4∶1～4的比例加入到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，搅拌均匀后密封，在140℃～160℃下水热反应2～5天，反应后自然冷却至室温，过滤得到无色块状的1，2，3，4-丁烷四羧酸锰晶体，将1，2，3，4-丁烷四羧酸锰晶体置于玛瑙研钵中研磨，过100目筛得到1，2，3，4-丁烷四羧酸锰铁电材料粉体。 

上述方法为水热合成：是指在温度100-1000℃条件下利用水溶剂，将反应物籍特定水热反应所进行的合成，反应物在溶剂中的物性和化学反应性能具有很大改变，可以使复杂离子间的反应加速和加剧，使物质的氧化-还原电位发生明显变化。 

该铁电功能材料的制备方法之二，包括下述步骤： 

a、将1，2，3，4-丁烷四羧酸溶于纯水中，配成浓度为0.01～0.1mol/L的1，2，3，4-丁烷四羧酸溶液备用；