一种铁电材料硼锗酸钾及其制备方法和用途的制作方法

专利名称：一种铁电材料硼锗酸钾及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁电材料硼锗酸钾化合物(分子式K2B2Ge301Q)的制备和 应用。
背景技术：
铁电材料是一种同时具有铁电、压电、热释电、电光等性能的多功能材料。 所谓铁电材料，是指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材料。材料的这种特性被称为"铁电 现象"或"铁电效应"。近些年来，铁电材料发展极为迅速，己广泛应用于电子技 术、激光技术、红外探测技术、超声(和微波声学)技术、固态记忆和显示技 术以及其他工程技术方面，而研制和生产性能优良的铁电材料，又是发展各种 铁电、压电、热电和电光等功能器件的基础。因此，目前国际上对铁电材料的 研制和探索十分活跃。
目前人们对铁电材料的研究和应用主要集中在致密相无机材料上。近几年 来，具有铁电效应的空旷骨架硼锗酸盐化合物引起了人们的极大研究兴趣，这 是由于这类化合物经过模板合成可以精心调控骨架的空旷程度，同时具有催化、 吸附、分离、二阶非线性光学及铁电性质等，可以实现具有微孔材料性质和铁 电性质的多功能复合型材料。

发明内容
本发明的目的就在于合成一种铁电材料硼锗酸钾(分子式K2B2Ge301())， 其技术方案如下我们选择锗的氧化锗(Ge02)，四硼酸钾(K2B40r2H20)作为原料，其摩尔比 为1-1.73: 1.04-1.11，采用水，乙二醇和1,4-丁二胺作为混和溶剂，在水(剂) 热反应条件下，二氧化锗和四硼酸钾直接反应，生长了硼锗酸钾化合物的单晶。
我们测得该硼锗酸钾化合物的晶体结构，通过一维的链堆积成一个新颖的 三维空旷骨架结构，结构参数如下
分子式为K2B2Ge301()，分子量为477.65,单斜晶系，空间群为C2，单胞参 数为a = 15.884 (4) A， 6 = 6.1758 (9) A， c = 11.卯6 (5) A, " = y = 90。， / = 131.237(6)0, V = 878.3 (4) A3，Z=4。
本发明提供的二氧化锗与四硼酸钾形成的硼锗酸钾化合物是在水(剂)热 条件下一步合成方法生长出的晶体。本发明所采用的材料制备工艺简单、产率 高及重复性好等优点。
该硼锗酸盐化合物可能是一种新型的铁电晶体材料，该材料的优点是不易 溶于一般的溶剂、热分解温度高(空气氛中可以稳定到500°C)、颜色浅、光吸收 低、透光范围大。
该发明所制备的铁电晶体材料可应用于制造二次谐波发生器，上、下频率 转换器，光参量振荡器等非线性光学器件以及用于存储和恢复信息、传输光信 息、图像显示和全息照像中的编页器、铁电光阀阵列作全息照像的存储等。
具体实施方式
1、化合物的制备
将1.0xl0-3-1.73xl0-3 mol Ge02加入到2.71xl(T2 mol乙二醇，9.07x10-3 mol 1，4-丁二胺，5.56xl(y2mol水的混和溶剂中，强烈搅拌下再加入1.04xl(T3-l.llxlO-3 g 的K2B407'2H20，混合物的摩尔比为Ge02: 1，4-丁二胺K2B407'2H20: H20: 乙二醇二 1-1.73: 9.07: 1.04-1.11: 55.56: 27.10。继续搅拌2个小时后封入30ml反应釜中，180。C反应7天，室温下自然冷却，过滤、洗涤后在空气中凉 干，得到白色晶体。经X-射线单晶衍射分析，确定该晶体为K2B2Ge3O10。
2、性能测试
我们对得到的硼锗酸钾化合物进行铁电性能测试。该化合物的极化强度P与 外施电场强度E的关系曲线表明具有明显的铁电效应。
权利要求
1.一种铁电材料硼锗酸钾，其特征在于该材料分子式为K2B4Ge3O9，分子量为477.65，单斜晶系，空间群为C2(No.5)，单胞参数为a＝15.884(4) id="icf0001" file="A2008100713330002C1.tif" wi="4" he="5" top= "37" left = "176" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>b＝6.1758(9) id="icf0002" file="A2008100713330002C2.tif" wi="4" he="5" top= "48" left = "48" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>c＝11.906(5) id="icf0003" file="A2008100713330002C3.tif" wi="4" he="5" top= "48" left = "84" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>α＝γ＝90°，β＝131.237(6)°，V＝878.3(4) id="icf0004" file="A2008100713330002C4.tif" wi="6" he="5" top= "48" left = "185" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>Z＝4。
2. —种权利要求1的铁电材料硼锗酸钾的制备方法，其特征在于在水(剂)热条件下通过一步合成的方法制得。
3. 如权利要求2所述的铁电材料硼锗酸钾的制备方法，其特征在于所述的一步合成方法包括如下步骤反应物Ge02， K2B407，2H20的摩尔比为1-1.73: 1.04-1.11，采用水、乙二醇和1，4-丁二胺作为混合溶剂，水(剂)热反应升 温至180。C，室温下自然冷却。
4. 一种权利要求1的铁电材料硼锗酸钾的用途该材料应用于激光技术，红外探 测技术，可制造二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器以及用 于存储和恢复信息、传输光信息、图像显示和全息照像中的编页器、铁电光 阀阵列作全息照像的存储。
全文摘要
本发明涉及一种铁电材料硼锗酸钾及其制备方法和用途。该晶体化学式为K₂B₂Ge₃O₁₀，分子量为477.65，单斜晶系，空间群为C2，单胞参数为a＝15.884(4)，b＝6.1758(9)，c＝11.906(5)，α＝γ＝90°，β＝131.237(6)°，V＝878.3(4)³，Z＝4。该材料具有较好的铁电性能，可应用于制造二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器以及用于存储和恢复信息、传输光信息、图像显示和全息照像中的编页器、铁电光阀阵列作全息照像的存储。
文档编号C30B29/22GK101619491SQ20081007133
公开日2010年1月6日 申请日期2008年7月3日 优先权日2008年7月3日
发明者杨国昱, 潘春阳 申请人:中国科学院福建物质结构研究所