本發明專利技術公開了一種水合L-(+)-酒石酸鈰鐵電功能材料及其粉體和晶體的制備方法。該鐵電功能材料分子式為[Ce2(H2O)3(L-(+)-tar)3]·3H2O，是一種能通過100目篩，純度不低于99％的白色粉體，屬于三斜晶系，具有P1空間群結構，其晶體的晶胞參數為：a＝0.613(1)nm，b＝0.747(2)nm，c＝1.306(3)nm，α＝88.26(3)°，β＝81.24(3)°，γ＝89.27(3)°，其鐵電特征參數分別為：2Pr＝0.030(μC/cm2)，2Ec＝1.01(kV/cm)，Ps＝0.171(μC/cm2)，是一種鐵電特性能良好的新鐵電材料。本發明專利技術的制備方法具有反應流程少，工藝簡單，對設備要求低，使用的原料氧化鈰、鈰鹽和L-(+)-酒石酸污染少，具有成本低、產率高、易于產業化的優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鐵電功能材料，具體涉及一種水合L-(+)-酒石酸鈰鐵電功能材料及其制備方法。
技術介紹
鐵電材料是一類重要的功能材料，它具有介電性、壓電性、熱釋電性、鐵電性以及電光效應、聲光效應、光折變效應和非線性光學效應等重要特性，可用于制作鐵電存儲器、熱釋電紅外探測器、空間光調制器、光波導、介質移相器、壓控濾波器等重要的新型元器件。這些元器件在航空航天、通信、家電、國防等領域具有廣泛的應用前景，因此鐵電材料成為近20年來材料領域的研究熱點之一。遠古時期，人們就知道某些物質具有與溫度有關的自發電偶極距。鐵電性是指在一定溫度范圍內材料會產生自發極化，由于鐵電體晶格中的正負電荷中心不重合，即使沒有外加電場，也能產生電偶極矩，并且其自發極化可以在外電場作用下改變方向。當溫度高于某一臨界值時，其晶格結構發生改變，正負電荷中心重合，自發極化消失，這一溫度臨界值稱為居里溫度(Tc)。1824年Brewster觀察到許多礦石具有熱釋電性，1880年J.Curie與P.Curie發現當對樣品施加應力時出現電極化的現象，但早期發現的熱釋電體沒有一個是鐵電體。在未經處理的鐵電單晶中，電疇的極化方向是雜亂的，晶體的凈極化為零，熱釋電響應和壓電響應也十分微小，這就是鐵電體很晚才被發現的主要原因。直到1920年，法國人Valasek發現了羅息鹽(酒石酸鉀鈉，NaKC4H4O6.4H20)特異的鐵電電滯回線，才掀開了鐵電體的歷史。酒石酸，又叫2，3-二羥基丁二酸，廣泛應用于食品與化工工業中，存在三種立體異構體:L_ (+)-酒石酸(L- (+) -tartaric acid)、D-(-)-酒石酸(D- (-) -tartaric acid)和內消旋酒石酸(meso-tartaric acid)。各種酒石酸都是易溶于水的無色結晶,均為柔性多齒配體，分子中的兩個羧基和兩`個羥基均可參與配位，手性的L- (+)-酒石酸或D-(-)-酒石酸形成的配合物因分子結構關系使得分子內晶格中的正負電荷中心不重合而導致其可能具有鐵電、壓電、二次諧波的產生等特殊的物理性質，在功能材料與金屬有機配合物研究中受到人們的關注。利用酒石酸作為手性源構筑功能材料稀土配合物，有鄭岳青、呂耀康作了報道，但具有鐵電功能材料的水合酒石酸稀土配合物未見相關報道。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種水合L_(+)_酒石酸鈰鐵電功能材料，該鐵電功能材料分子式為[Ce2 (H2O) 3 (L-(+)-tar) 3].3H20 (L- (+) -tar = L-(+)-酒石酸)，其晶胞參數為:a = 0.613 (I) nm, b = 0.747 (2) nm, c =1.306 (3) nm, α = 88.26 (3)。, β =81.24(3)° , y = 89.27(3)°，為三斜晶系，Pl空間群(屬C1點群)，是一種有潛在應用前景的鐵電功能材料。該鐵電功能材料為能通過100目篩的白色粉體，純度不低于99%，其鐵電特征參數分別為:剩余極化強度2Pr = 0.030 μ C.cm_2,矯頑電場2Ec =1.0lkv.cnT1,飽和極化強度Ps = 0.171 μ C.cm_2，是一種鐵電特性能良好的新鐵電材料。所述的鐵電功能材料粉體的制備方法，包括下述步驟:I) L- (+)-酒石酸鈉溶液的配置:將L- (+)-酒石酸溶于去離子水中，配置成濃度為0.05 0.lmol/L的溶液，得到L-(+)-酒石酸溶液待用。將氫氧化鈉溶液加入到上述待用溶液中(L-(+)_酒石酸與氫氧化鈉摩爾比為2: 1)，得到L-(+)_酒石酸鈉溶液。2)硝酸鈰溶液的配置:將硝酸鈰溶于去離子水中，并攪拌直至其完全溶解，配置成0.05 0.lmol/L的溶液，得到無色硝酸鈰溶液待用。3)水合L-(+)_酒石酸鈰鐵電粉體制備:將上述2)得到的硝酸鈰溶液加至I)所配置的L-(+)-酒石酸鈉溶液中，按L-(+)-酒石酸鈉與硝酸鈰摩爾比為1: 0.5 1，并不斷攪拌得到含水合L- (+)-酒石酸鈰的濁液，過濾、洗滌、干燥沉淀得到白色水合L- (+) 一酒石酸粉體，經粉末X-射線衍射得到該粉體的晶相，與微觀晶體結構相吻合，如圖2所示。上述的鐵電功能材料晶體的制備方法，包括下述步驟:I)按摩爾比為1:1 4的 比例，將氧化鈰、L_(+)_酒石酸(L-(+)_tar)混合置于聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜中；2)將乙醇與水的混合溶劑或以去離子水作為溶劑加至上述反應釜中，攪拌均勻后，密封，在120 20(TC溫度條件下恒溫I 10天使其進行溶劑熱(或水熱)反應。這樣在溶劑熱(或水熱)合成條件下，物質的氧化-還原電位發生明顯變化使反應得以進行并加速；3)反應完成后，讓所述不銹鋼反應釜以2 5°C /h程序降溫方式冷卻至室溫，得到白色片狀水合L-(+)_酒石酸鈰晶體；4)對所述水合L_(+)_酒石酸鈰白色片狀晶體進行研磨，用100目篩篩選，通過100目篩的為白色的水合L-(+)-酒石酸鋪三斜晶系粉體。與現有技術相比，本專利技術的優點在于水合L-(+)_酒石酸鈰鐵電材料，該鐵電功能材料分子式為[Ce2 (H2O) 3(L-(+)-tar) 3].3Η20，該鐵電功能材料為能通過100目篩的白色粉體，純度不低于99%，其晶體屬Pl空間群結構，晶胞參數為:a = 0.613⑴nm，b = 0.747(2)nm, c=l.306 (3) nm, α = 88.26(3)。，β =81.24(3)。，y = 89.27(3)。，其鐵電特征參數分別為:剩余極化強度2Pr = 0.030 μ C.cnT2,矯頑電場2Ec =1.0lkv.cnT1,飽和極化強度Ps = 0.171 μ C.cm-2 ;該材料是由柔性L-(+)_酒石酸有機配體與Ce3+離子構筑的金屬-有機配合物，具有良好的鐵電特性。本專利技術的制備方法利用成本較低的氧化鈰或鈰鹽(六水合硝酸鈰)，與L- (+)-酒石酸(根陰離子)采用常溫溶液法或水熱法反應，合成得到純度較高、性能較好的水合L-(+)_酒石酸鈰鐵電粉體。本專利技術的制備方法反應流程少，工藝簡單，對設備要求低，使用的原料氧化鈰、鈰鹽和L-(+)_酒石酸污染少，具有成本低、產率高、易于產業化的優點。附圖說明圖1為本專利技術水合L_(+)_酒石酸鈰鐵電功能材料的分子結構圖；圖2為本專利技術水合L_(+)_酒石酸鈰鐵電功能材料的PXRD圖譜與單晶模擬PXRD圖譜的對比圖3為本專利技術水合L-(+)_酒石酸鈰鐵電功能材料的TG-DTA曲線圖；圖4為本專利技術水合L_(+)_酒石酸鈰鐵電功能材料的電滯回線圖。具體實施例方式以下結合附圖實施例對本專利技術作進一步詳細描述。實施例1稱取0.229g(l.5mmol)L-(+)_ 酒石酸(L-(+)_tar)溶于 18mL 水,攪拌下,緩慢加A 3mL (3mmol, Imol.L1) NaOH 液，隨后再加入 0.428g (Immol) Ce (NO3) 3.6H2O,得到白色池液，繼續攪拌約5min，離心，過濾，蒸餾水洗滌，真空晾干沉淀。總反應方程式如下所示:3L- (+) -tar+3Na0H+2Ce (NO3) 3.6H20 — [Ce2 (H2O) 3 (L- (+) -ta本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種水合L?(+)?酒石酸鈰鐵電功能材料，其特征在于該鐵電功能材料的分子式為[Ce2(H2O)3(L?(+)?tar)3]·3H2O(L?(+)?tar＝L?(+)?酒石酸)，該鐵電功能材料為能通過100目篩的白色粉體，純度不低于99％，該鐵電功能材料的鐵電特征參數分別為：剩余極化強度2Pr＝0.030μC·cm?2，矯頑電場2Ec＝1.01kv·cm?1，飽和極化強度Ps＝0.171μC·cm?2，為鐵電特性能較好的新鐵電體材料。
【技術特征摘要】
1.一種水合L - (+)-酒石酸鈰鐵電功能材料，其特征在于該鐵電功能材料的分子式為[Ce2 (H2O) 3 (L- (+) -tar) 3].3H20 (L- (+) -tar = L- (+)-酒石酸)，該鐵電功能材料為能通過100目篩的白色粉體，純度不低于99%，該鐵電功能材料的鐵電特征參數分別為:剩余極化強度2Pr = 0.030 μ C.era2,矯頑電場2Ec =1.0lkv.cnT1,飽和極化強度Ps =0.171 μ C.cm_2，為鐵電特性能較好的新鐵電體材料。2.權利要求1所述的鐵電功能材料的制備方法，其特征在于包括下述步驟: 1)L-(+)_酒石酸鈉溶液的配置:將L-(+)_酒石酸溶于去離子水中，配置成濃度為0.05 0.lmol/L的溶液，得到L-(+)-酒石酸溶液待用。將氫氧化鈉溶液加入到上述待用溶液中(L-(+)_酒石酸與氫氧化鈉摩爾比為2: 1)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：倪生良，孟躍，陳蕊，吳西京，鄭青，
申請(專利權)人：湖州師范學院，
類型：發明
國別省市：
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