一种锰基多功能材料的制备方法与应用

本发明涉及锰基材料及其制法与应用，具体为一种锰基多功能材料的制备方法与应用。

背景技术：

1、因温度变化、压力变化、光、电场、磁场以及其它外部刺激而物理/化学性质突然发生显著变化的功能材料在光电功能技术、数字处理、传感等领域受到越来越多的关注。目前大部分的研究主要集中设计此类材料，大量的具有单一光、电、磁性质的功能材料被报道。但是，随着科技的发展，仅具有单一性质的功能材料已经无法满足当今发展。在单一相能够表现出不同物理/化学性质的多功能材料在多功能能器件当中具有潜在的应用。多功能转换材料是多功能材料中重要的一种。多功能转换材料是指在光、温度、磁场等外界刺激下，它们的光、电、磁等物理性质能够在两态或者更多态间可逆地转换。

2、一般来说，在受到光、电、磁等外界刺激时相变温度点附近发生性质突然改变的相变材料能够应用于信息存储、信号处理、转换器件等领域，这样的相变材料在分子基材料领域受到广泛的关注。在设计组装相变材料时，分子或离子的运动是必不可少的。一共有三种类型的分子或离子运动，在受到外界的刺激时能产生相变。第一种是氢键网络中的质子移动，例如鳄梨酸、磷酸二氢钾中质子移动产生的相变；第二种是原子/离子在晶格中的局部位移，例如无机钛酸钡中离子的位移；第三种是主体、客体分子或者主客体分子的有序-无序转换产生的相变。

3、在超分子化学和晶体工程领域，具有适度柔韧性组分的冠醚被大量用于构建分子定子或者分子转子，这是因为冠醚中氧原子富有电子，可以通过配位键或者氢键与碱土金属、过渡金属、氢化阳离子形成稳定的化合物。国内外许多课题组通过冠醚与碱土金属、过渡金属、氢化阳离子形成分子转子来设计相变材料。近十年，本课题组前期也设计了一些冠醚基相变材料，但所制备的相变材料功能性质比较单一，不能满足多功能性器件的需求，亟需设计合成多功能性质材料以满足多功能性器件的需求。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种发光性能较好的锰基多功能材料，本发明的另一目的是提供一种简单方便的锰基多功能材料的制备方法，本发明的再一目的是提供一种锰基多功能材料在信号处理、信息存储、传感、介电开关、发光器件中的应用。

2、技术方案：本发明所述的一种锰基多功能材料，化学式为mn(15-crown-5)(mncl4)(dmf)。

3、进一步地，锰基多功能材料在相变温度点附近可逆转换，量子产率达到68.16％。

4、进一步地，15-crown-5为1,4,7,10,13-五氧环十五烷，dmf为n,n-二甲基甲酰胺。

5、本发明所述的一种锰基多功能材料的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)将mncl2超声溶解在溶剂dmf中；

7、(2)将15-crown-5滴加到步骤(1)所得溶液中，在超声波清洗器中超声，放进鼓风干燥箱中加热，直至溶剂挥发完全，得到锰基多功能材料。

8、进一步地，mncl2与15-crown-5的摩尔比为2:1。

9、进一步地，步骤(1)中，mncl2与dmf的摩尔体积比为1mmol:25～30ml。

10、进一步地，步骤(2)中，超声的时间为15～20分钟。加热温度为50～60℃，加热时间为21～28天。放进鼓风干燥箱中的烧杯杯口用吸水纸和橡皮筋缠好。

11、本发明所述的一种锰基多功能材料在信号处理、信息存储、传感中的应用。

12、本发明所述的一种锰基多功能材料在介电开关、发光器件中的应用。

13、制备原理：通过引入冠醚，与二价阳离子mn2+发生络合作用形成超分子阳离子mn(15-crown-5)2+，阴离子mncl4—中的一个cl—与冠醚环中的二价阳离子mn2+形成mn-cl配位键，dmf分子中的o原子与冠醚环中的二价阳离子mn2+形成mn-o配位键。冠醚环中c和o的原子位置不停地变化，形成无序的15-crown-5结构，温度升高，无序加剧，运动加快，产生相变，在介电上出现介电异常，因此该材料可用于信号处理、信息存储、传感、介电开关等领域。

14、有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

15、1、温度升高，无序15-crown-5结构加剧，运动加快，产生相变，在介电上出现介电异常，所制得材料可用于信号处理、信息存储、传感、介电开关等领域；

16、2、所得材料的发光性能较好，量子产率达到68.16％，可用于制作发光器件等领域；

17、3、锰基多功能材料在相变温度点附近可逆转换；因此可用于信号处理、信息存储、传感等领域；

18、4、锰基新型多功能材料，其介电、荧光性质随温度改变而改变，可用于介电开关、发光器件等领域。

技术特征：

1.一种锰基多功能材料，其特征在于：化学式为mn(15-crown-5)(mncl4)(dmf)。

2.根据权利要求1所述的一种锰基多功能材料，其特征在于：在相变温度点附近可逆转换，量子产率达到68.16％。

3.根据权利要求1所述的一种锰基多功能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种锰基多功能材料的制备方法，其特征在于：所述mncl2与15-crown-5的摩尔比为2:1。

5.根据权利要求3所述的一种锰基多功能材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，mncl2与dmf的摩尔体积比为1mmol:25～30ml。

6.根据权利要求3所述的一种锰基多功能材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，超声的时间为15～20分钟。

7.根据权利要求3所述的一种锰基多功能材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加热温度为50～60℃，加热时间为21～28天。

8.根据权利要求3所述的一种锰基多功能材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，放进鼓风干燥箱中的烧杯杯口用吸水纸和橡皮筋缠好。

9.根据权利要求1或2所述的一种锰基多功能材料在信号处理、信息存储、传感中的应用。

10.根据权利要求1或2所述的一种锰基多功能材料在介电开关、发光器件中的应用。

技术总结
本发明公开了一种锰基多功能材料，化学式为Mn(15‑crown‑5)(MnCl<subgt;4</subgt;)(DMF)。本发明还公开了该锰基多功能材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将MnCl<subgt;2</subgt;超声溶解在溶剂DMF中；(2)将15‑crown‑5滴加到步骤(1)所得溶液中，在超声波清洗器中超声，放进鼓风干燥箱中加热，直至溶剂挥发完全，得到锰基多功能材料。本发明又公开了该锰基多功能材料在信号处理、信息存储、传感、介电开关、发光器件中的应用。本发明温度升高，无序15‑crown‑5结构加剧，运动加快，产生相变，在介电上出现介电异常，发光性能较好，量子产率达到68.16％，锰基多功能材料在相变温度点附近可逆转换，应用广泛。

技术研发人员：袁国军,周恺,邵阳,宣芳,陈丽,陈超
受保护的技术使用者：南京晓庄学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15