一种介电开关材料及制备方法和应用与流程

本发明属于新材料领域，涉及一种介电开关材料及制备方法和应用。

背景技术：

随着微电子的迅速发展，分子水平的电子器件材料的研究越来越受到人们的关注。越来越多的分子基开关材料(如磁性开关材料、荧光开关材料等)被用做温度传感器、光开关等领域，此类材料在一定的温度下会出现两种态的相互转变。介电开关材料是一种特殊的物质，通常这类材料中含有容易极化的组分，这类材料最基本的特征是通过极化的方式来传递、存储或记录电场对他的作用和影响，在信息记忆、储存等领域具有十分重要的应用价值。但是，目前报道的介电开关材料非常罕见。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述技术问题提供一种一种介电开关材料及制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种介电开关材料，该材料通过如下方法具体如下：将二巯基马来腈二钠，1-丁基-3-甲基咪唑溴盐以及六水合氯化镍分别溶于水后混合均匀，混匀后搅拌1～2h，得到深红色沉淀物，将该沉淀物过滤后烘干，烘干后的产品产采用有机溶剂进行溶解，并在溶解后的体系中加入i2，加入完毕后进行搅拌至溶液变为黑色，静止2～3天，产生的结晶洗涤后得到黑色长条状晶体，即为目标产品。

一种介电开关材料的制备方法，该方法是将二巯基马来腈二钠，1-丁基-3-甲基咪唑溴盐以及六水合氯化镍分别溶于水后混合均匀，混匀后搅拌1～2h，得到深红色沉淀物，将该沉淀物过滤后烘干，烘干后的产品产采用有机溶剂进行溶解，并在溶解后的体系中加入i2，加入完毕后进行搅拌至溶液变为黑色，静止2～3天，产生的结晶洗涤后得到黑色长条状晶体，即为目标产品。

本发明技术方案中：二巯基马来腈二钠、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐和六水合氯化镍的摩尔比为1～5：1～5：1。

本发明技术方案中：二巯基马来腈二钠、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐和六水合氯化镍的摩尔比为2：2：1，2：3：1和2：4：1。

本发明技术方案中：所述的有机溶剂为乙腈、甲醇、丙酮和n,n,二甲基甲酰胺。

本发明技术方案中：i2与二巯基马来腈二钠的摩尔比为1：1～2。

本发明技术方案中：目标产品为属于单斜晶系，p21/c空间群，晶体参数为为10.5716(7)，为7.2583(4)，为26.5198(14)，α/°为90，β/°为93.924(6)，γ/°为90，为2030.1(2)。

本发明技术方案中，上述的介电开关材料在作为制备介电开关方面的应用。

附图说明

图1实施例1的化合物的不对称单元。

图2实施例1的化合物相邻阴阳离子之间的相互作用力。

图3实施例1的化合物的介电常数随温度的变化曲线。

图4实施例1的化合物的热重曲线。

图5实施例1的化合物差示热扫描曲线。

图6实施例1的化合物的变温xrd曲线。

有益效果：

本发明提供的开关开关材料制备方法简单，容易实现工业化应用，且本发明材料作为开关具有较高的灵敏度。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

将0.186g二巯基马来腈二钠，0.219g1-丁基-3-甲基咪唑溴盐以及0.119g六水合氯化镍按物质的量比例约为2：2：1溶于水后混合，在室温下搅拌2h，得到深红色沉淀，然后进行过滤、烘干。紧接着将干燥后的红色的固体产物用乙腈溶解，并加入0.126gi2，室温搅拌0.5h，溶液由红色转为黑色，然后静止72h后，产生结晶，并用甲醇洗涤数次，得到黑色长条状晶体。纯度95％，产率：70％。

实施例2

将0.186g二巯基马来腈二钠，0.328g1-丁基-3-甲基咪唑溴盐以及0.119g六水合氯化镍按物质的量比例约为2：3：1溶于水后混合，在室温下搅拌1.5h，得到深红色沉淀，然后进行过滤、烘干。紧接着将干燥后的红色的固体产物用乙腈溶解，并加入0.252gi2，室温搅拌0.5h，溶液由红色转为黑色，然后静止48后，产生结晶，并用甲醇洗涤数次，得到黑色长条状晶体。纯度90％，产率：70％。

实施例3

将0.186g二巯基马来腈二钠，0.438g1-丁基-3-甲基咪唑溴盐以及0.119g六水合氯化镍按物质的量比例约为2：4：1溶于水后混合，在室温下搅拌1h，得到深红色沉淀，然后进行过滤、烘干。紧接着将干燥后的红色的固体产物用n,n,二甲基甲酰胺溶解，并加入0.126gi2，室温搅拌0.5h，溶液由红色转为黑色，然后静止60h后，产生结晶，并用甲醇洗涤数次，得到黑色长条状晶体。纯度85％，产率：65％。

性能测试晶体结构：

通过x-ray单晶衍射，解析了该化合物的晶体结构，该化合物(实施例1)的晶体结构参数见表1。该化合物晶体属于单斜晶系，p21/c空间群。图1为该晶体的最小不对称单元，其中包含一个马来二氰基二硫烯([ni(mnt)2]^-)阴离子和一个1-丁基-3-甲基咪唑[bmin]+阳离子。在该化合物中，阴离子[ni(mnt)2]^-阴离子的中心原子ni与四个s原子配位，形成一个平面四边形结构。[bmin]⁺阳离子呈椅式构型，包含一个顺式构象的丁基链。在每一个阴离子的周围，都环绕着7个带电荷相反的阳离子，阴阳离子间通过弱的非典型氢键相互作用来连接(图2)

表1化合物的结构精修参数

介电开关性质：

化合物(实施例1)的介电常数随温度变化的曲线如图3所示，在电场频率为10⁴hz下，随着温度升高，介电常数呈现一个缓慢上升的趋势，温度达到379k左右，介电常数呈现指数形式急剧增大。在紧接着的降温过程中，介电常数减小，在所研究的温度区间出现了两个明显的热致环。因此，该化合物可以作为一种罕见介电开关材料。

热重：

在氮气气氛下，使用热分析仪在30℃-800℃之间对该化合物(实施例1)进行了热重分析。

图4所示该化合物(实施例1)具有较好的热稳定性，在310℃左右该化合物开始分解。

差式热扫描(dsc)：

在氮气气氛下，使用差式扫描量热在-50℃-150℃之间对该化合物(实施例1)进行了热力学分析，如图5所示。在升/降温的过程中出现了两个吸热峰和一个放热峰(吸热峰：106℃，122℃；放热峰：80℃)。吸热峰归属于固→固态相转变。

变温x射线粉末衍射(xrd)：

通过变温xrd研究了化合物(实施例1)的结构相变(图6)，相对于室温相，在120℃和135℃时出现了两个新的相，其衍射峰位置与室温相相比发生了明显的变化。这与dsc结果一致。