诺蒎酸、冠醚包合物及钙钛矿型化合物的结构与相变行为研究

发布时间：2017-05-27 01:04

  本文关键词：诺蒎酸、冠醚包合物及钙钛矿型化合物的结构与相变行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铁介电材料在信息存储、红外传感、通讯以及压电传感等方面有着广阔的应用前景。对于大部分铁介电材料,在相变点附近,会出现明显的介电异样和热学性质的异样变化。为了寻找具有相变的潜在铁介电材料,本文合成了一个诺蒎酸分子基铁电晶体、十个冠醚包合物及其金属衍生物和五个有机无机杂化钙钛矿型结构化合物,并通过X-射线单晶衍射、元素分析、红外光谱、X-射线粉末衍射、介电、DSC以及铁电测试等多种表征方法对这十六个化合物进行了晶体结构分析与相变行为研究。1、简要介绍分子基铁介电材料的性质与研究进展。分别概述了诺蒎酸及其衍生物,冠醚包合物及其金属衍生物和有机无机杂化钙钛矿型化合物国内外的研究现状,并阐明本论文的选题意义及所取得的研究进展。2、以β蒎烯为原料,经过一系列氧化酸化处理,合成得到了诺蒎酸分子晶体。经过红外光谱(IR)、元素分析、粉末衍射(XRD)以及核磁共振等表征,所合成的样品纯度达到了95%以上。对其进行介电、DSC、铁电,热重等性质研究,发现诺蒎酸是一分子基铁电体,其相变点温度为157 K,最大自发极化值Ps为16.94μCcm-2。3、以18-冠醚-6为主体分子,有机分子胺为客体分子,成功组装了七个冠醚包合物:C_(12)H_(24)O_6·C_4H_13N_2~+·ClO_4 (2)、C_(12)H_(24)O_6·C_4H_13N_2~+·BF_4~ (3)、C_(12)H_(24)O_6·C_5H_15N_2~+·ClO_4 (4)、C_(12)H_(24)O_6·C_5H_15N_2~+·BF_4~ (5)、C_(12)H_(24)O_6·C_8H_14N~+·BF_4~ (6)、C_(12)H_(24)O_6·C_6H_10N_2~+·ClO_4 (7)、C_(12)H_(24)O_6·C_5H_14N_2~+·BF_4~ (8),化合物2-8均出现介电异样,DSC测试发现化合物2、4、6、7存在高温结构可逆变化,其相变温度依次为379 K、394 K、393K、382K,同时对其进行变温XRD研究,进一步验证了化合物发生了可逆结构相变。4、在第三章冠醚包胺类化合物的基础上,引入金属盐FeCl_3、ZnCl_2、CoCl_2,成功合成得到了三个冠醚金属包合物,依次为[C_4H_4N~-(18-crown-6)]+[FeCl_4]-[H_2O](9)、[C_4H_(12)N_2~-(18-crown-6)]+[ZnCl_4]~-(10)、[C_4H_(12)N_2~-(18-crown-6)]+[CoCl_4]~-(11),通过介电、DSC、变温XRD以及变温拉曼光谱研究,发现化合物9是一个同时具有高温与低温可逆相变的分子介电开关材料。5、利用PbI_2/BiI_3与不同的有机分子胺合成得到了五个有机无机杂化钙钛矿型化合物,(C_4H_9NH_3)PbI_3((12))、(C_6H_15N_2)PbI_3(13)、(C_7H_11N_2)2PbI_3(14)、(C_6H_17N_2)PbI_3(15)、(BiI_3)(C_2H_8NO_)3(H_2O_)(16).单晶结构分析表明,化合物通过分子间作用力,形成二维网状结构。介电、DSC、粉末衍射、红外光谱研究发现化合物16具有高温介电与DSC逆异样变化,其相变温度为363 K,其原因可能为乙醇胺分子间形成的氢键有序化所致。
【关键词】：诺蒎酸 冠醚包合物 钙钛矿型 介电 相变
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 铁介电相变材料10-17
• 1.1.1 晶体的介电性质10-11
• 1.1.2 铁电相变与Landau理论11-14
• 1.1.3 相变材料的研究进展14-17
• 1.2 诺蒎酸及其衍生物的研究现状17-18
• 1.3 冠醚包合物及其金属衍生物的研究18-21
• 1.4 有机无机杂化钙钛矿型结构化合物的组装及性能研究21-24
• 1.5 论文的选题依据及所取得的研究进展24-25
• 第二章 诺蒎酸分子基铁电体的合成及性质研究25-36
• 2.1 引言25
• 2.2 实验部分25-28
• 2.2.1 试剂和仪器25-26
• 2.2.2 化合物1的合成26
• 2.2.3 化合物1的晶体结构测定26-28
• 2.3 结果与讨论28-35
• 2.3.1 晶体结构分析28-31
• 2.3.2 红外（IR）与粉末衍射（XRD）31
• 2.3.3 核磁共振分析31-32
• 2.3.4 圆二色谱（CD）表征32
• 2.3.5 介电性质研究32-33
• 2.3.6 铁电行为研究33-34
• 2.3.7 DSC曲线分析34
• 2.3.8 热重（TGA）分析34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 冠醚包合物的合成、结构与性质研究36-57
• 3.1 引言36
• 3.2 实验部分36-42
• 3.2.1 试剂和仪器36-37
• 3.2.2 化合物2-8的合成37-40
• 3.2.3 化合物2-8的单晶结构测定40-42
• 3.3 结果与讨论42-56
• 3.3.1 X-射线单晶结构分析42-49
• 3.3.2 介电性质研究49-52
• 3.3.3 DSC曲线分析52-54
• 3.3.4 变温XRD研究54-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 冠醚包合物的金属衍生物的制备与性质研究57-71
• 4.1 引言57
• 4.2 实验部分57-61
• 4.2.1 试剂和仪器57-58
• 4.2.2 化合物9、10、11的合成58-60
• 4.2.3 化合物9、10、11的晶体结构测定60-61
• 4.3 结果与讨论61-70
• 4.3.1 化合物9、10、11的晶体结构分析61-64
• 4.3.2 介电性质研究64-65
• 4.3.3 DSC曲线分析65-67
• 4.3.4 变温XRD研究分析67-68
• 4.3.5 变温拉曼光谱研究68-69
• 4.3.6 变温SHG研究69-70
• 4.3.7 热重曲线分析70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 有机无机杂化钙钛矿型化合物的合成及性能表征71-83
• 5.1 引言71
• 5.2 实验部分71-73
• 5.2.1 试剂和仪器71-72
• 5.2.2 化合物12-16的合成72
• 5.2.3 化合物12-16的单晶结构测定72-73
• 5.3 结果与讨论73-82
• 5.3.1 化合物12-16的晶体结构分析73-78
• 5.3.2 介电性质研究78-80
• 5.3.3 DSC曲线分析80-81
• 5.3.4 粉末衍射图分析81
• 5.3.5 红外光谱图分析81-82
• 5.4 本章小结82-83
• 第六章 结论与展望83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 展望84-85
• 参考文献85-91
• 致谢91-92
• 攻读学位期间的研究成果92-94

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