专利名称：酒石酸铽铁电功能材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及铁电功能材料，具体涉及酒石酸铽铁电功能材料及其制备方法。
技术背景
铁电功能材料(铁电体)是指其晶体结构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的一类功能材料。铁电功能材料的空间群结构是下述极性点群的其中之一 =C1, Cs, C2, C2v，C3, C3v，C4, C4v，C6, C6v，它是热释电材料的一个分支。由于铁电材料具有优良的铁电、介电、热释电以及压电等特性，被广泛应用于铁电存储器、红外探测器、声表面波和集成光电器件等现代电子技术、光电子和微机械技术等固态器件方面，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。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，且集中在无机化合物铁电材料，而对金属-有机配合物铁电材料的研究工作则处于起步阶段，研究成果显得相对有限。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。由于铁电功能材料对其微观晶体结构的空间群必须为上述10 个极性点群之一，因此对铁电材料的合成极具挑战性，如何选择合适的金属离子与有机配体来实现新颖功能材料的设计和构筑显得尤为关键。基于以上原因，人们在合成金属-有机配合物铁电材料时倾向于选择具有手性特征的有机配体来提高形成具有以上极性点群结构的几率，到目前为止仅熊仁根等人报道了采用手性配体N-(4-氰卞基)-(S)-脯氨酸、 (S)-4-(4'-氨苯基)-2-氨基丁酸以及奎宁等与金属离子构筑的铁电功能材料。而以酒石酸作为手性源，掺入其它无机阴离子来共同构筑和制备铁电功能材料，尚未见文献报道。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供酒石酸铽铁电功能材料，该铁电功能材料是一种具有Pl空间群结构(属于C4极性点群)，饱和极化强度I^s为0. 176 μ C-cm-2,是铁电特性较好的铁电体。
本发明还提供了该酒石酸铽铁电功能材料的制备方法，该制备方法具有流程少， 工艺简单，对设备要求低，原料使用的铽盐与酒石酸，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酒石酸铽铁电功能材料，该铁电功能材料分子式为[Tb (H2O) 3 (C4H5O6) (C4H4O6)]，属于四方晶系，空间群为P4i (归属于C4点群)，晶胞参数为 = ^ = 6.0415(9) A, c = 36.516(7) A，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%，其铁电特征参数分别为剩余极化强度2Pr = 0. 160 μ C · an2,矫顽电场 2Ec = 44. 5kv · cnT1，饱和极化强度 Ps = 0. 176 μ C · an2,为铁电性能较好的铁电体。
该铁电功能材料的制备方法，包括下述步骤
上述酒石酸铽铁电功能材料的制备方法，包括下述步骤
a、酒石酸溶液的配制将酒石酸溶于去离子水中，配成摩尔浓度为0. 1 1. Omol/ L的溶液，并搅拌至完全溶解，得到酒石酸溶液待用；所述酒石酸可以为L-(+)_酒石酸， D-(-)-酒石酸，DL-酒石酸。酒石酸溶于去离子水后，在水溶液中存在以下离子平衡
权利要求
1.酒石酸铽铁电功能材料，其特征在于该铁电功能材料分子式为[Tb(H2O)3(C4H5O6) (C4H4O6)]，属于四方晶系，空间群为Ρ4ι;晶胞参数为:a = b = 6.0415(9)A，c = 36.516(7) A, 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%，其铁电特征参数分别为 剩余极化强度2Pr = 0. 160 μ C · cm_2，矫顽电场2Ec = 44. 5kv · cm"1,饱和极化强度Ps = 0. 176μ C · cnT2。
2.权利要求1所述的酒石酸铽铁电功能材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤a、酒石酸溶液的配制将酒石酸溶于去离子水中，配成摩尔浓度为0.1 1. Omol/L的溶液，并搅拌至完全溶解，得到酒石酸溶液待用；b、酒石酸铽溶液的制备按照铽离子与酒石酸摩尔比1 2 4的比例，把分析纯的铽盐缓慢加入到上述酒石酸溶液中，边加入边搅拌，加入完毕继续搅拌20 40min，再用碱液调节溶液的PH值为2 5，所述碱液为Na0H、K0H、Na2CO3或K2CO3溶液，所述碱液的浓度为 0. 1 1. Omol/L，然后过滤除去不溶物，得到酒石酸铽溶液；c、酒石酸铽晶体的制备将上述酒石酸铽溶液置于30 60°C的恒温箱中，恒温静置 2 7天，得到无色块状的酒石酸铽晶体；d、酒石酸铽铁电粉体的制备将上述酒石酸铽晶体置于玛瑙研钵中研磨，用100目筛筛选，通过100目筛的为酒石酸铽铁电功能材料的四方晶系白色粉体。
3.权利要求2所述的酒石酸铽铁电功能材料的制备方法，其特征在于在步骤b中，所述铽盐为氯化铽、硝酸铽或醋酸铽。
4.权利要求3所述的酒石酸铽铁电功能材料的制备方法，其特征在于所述氯化铽为 Tb4O7中加入饱和量的稀盐酸，加热搅拌，蒸发至干得到的氯化铽固体。
全文摘要
本发明公开了酒石酸铽铁电功能材料，该铁电功能材料为能通过100目筛的白色的四方晶系粉体，分子式为[Tb(H2O)3(C4H5O6)(C4H4O6)]，具有P41空间群结构，该铁电功能材料的电滞2Ec值44.3kV·cm-1，2Pr值为1.60μC·cm-2，Ps值为0.176μC·cm-2，具有较好的铁电特性。该铁电功能材料的制备方法通过铽盐与酒石酸采用配位化学的软合成方法合成高纯度的酒石酸铽铁电功能材料，该方法通过控制物料的浓度和配比、溶液的pH为2～5、晶体成核和生长的温度为30～60℃等条件，实现酒石酸铽晶体较好的成核与生长，本发明的方法具有流程少，工艺简单，对设备要求低，原料使用廉价的铽盐与酒石酸，无污染，成本低，易于产业化的优点。
文档编号C07F5/00GK102516276SQ20111035043
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者常海圣, 朱红林, 林建利, 许伟, 郑岳青 申请人:宁波大学