分子基相变化合物的探索、结构与性能研究

发布时间：2017-09-01 11:03

  本文关键词：分子基相变化合物的探索、结构与性能研究

  更多相关文章： 结构相变 DSC X-射线衍射 介电异样

【摘要】：介电可调控材料,由于其能够在介电常数的高态和低态可控转变,因此可以成为信息储存、数据通信、信号处理等领域的潜在应用材料。这种材料能够在外加环境的改变下转变其自身性质。外界条件可以是电场、光和温度。其中,由外界温度变化而引起的固-固可逆相变,成为了构筑新型可调控介电材料的新标准。从而受到人们的广泛的关注。为了探索新的相变晶体材料,我们合成了一系列相变化合物。此外,我们通过差式扫描热量、比热、变温介电、变温二阶非线性、热释电、变温X射线单晶衍射测试来深入探究相变材料的内部机理和物理性质。1.引入一种含有高度共轭苯环结构的二苄胺作为定子和结构易变、容易无序的三氯乙酸进行分子设计,成功构筑了一例在329 K附近发生可逆相变的化合物[(C_7H_7)_2NH_2]Cl_3CCOO(1)。分别测量了其高、低温结构,并对结构进行了对比分析发现,在相变过程中,由于分子热运动的影响,Cl原子容易在原平衡位置之间发生有序无序摆动,进而导致化合物的结构发生改变引起相变。在分析相变机理上除了通过传统的测试手段分析,在遇到高温结构无法解决的问题时,采用了分析高温段的结构变化趋势来推测结果。另外采用了变温粉末衍射的特征峰分析法证明结构变化。2.引入一种带苯环硝基的简单有机酸——苦味酸,它容易引起相变且容易构筑非中心对称结,与一种结构容易发生畸变的环状胺N-甲基环己胺设计和合成了在240 K、285K附近发生可逆结构相变的化合物(C_7H_(14)NH_2)[C_6H_2(NO_2)_3O](2)。该化合物的特性是在低温下呈现出强度接近KDP的二阶非线性光学倍频信号。对不同温度下的结构进行分析发现,阳离子和阴离子的从有序逐步到无序的过程引起了分子从手性到对称,从而促使化合物的结构发生变化,最终导致分段的相变发生。3.通过引入简单的结构灵活的六元碳环简单胺为阳离子配合一种能成为定子的含丰富氢键的优良阴离子氟硅酸跟进行设计组装,成功构筑了一种新型分子基相变功能材料。该相变功能晶体材料在216 K附近具有可逆一级相变。在分析其相变机理时候发现,环己胺能够发生旋转,旋转模式可以类比于三乙烯二胺(DABCO),这种特别的相变形态可以模拟推广到结构类似的环状胺结构用于构筑相变化合物。与此同时,相变机理中还可能有丰富的氢键作用,对于质子运动的研究探索提供了新的材料。4.通过将一种基于二异丙胺结构的阳离子二异丙基乙胺和一种结构易变、容易无序且容易构筑高温相变化合物的阴离子高氯酸结合在一起,成功构筑了一种新型分子基相变功能材料。此材料在热力学、电学测试中出现了两个异样点239 K、306 K。经过分析它的高低温结构,在它的两个相变过程中,由于热运动的影响,N原子相连的乙基会在两个平衡位置之间发生摆动,进而导致化合物的结构发生相变,更高温度后整体都发生了极度无序,使得介电在第二个相变点处形成了成倍增加的台阶。分析其变温粉末衍射特征峰也充分证明了晶体内部结构的变化。
【关键词】：结构相变 DSC X-射线衍射 介电异样
【学位授予单位】：江西师范大学
【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10-24
• 1.1 相变与相变的分类10-15
• 1.2 Landau理论15-17
• 1.3 晶体结构相变的特征17-20
• 1.4 相变材料的发展及国内外研究动态20-23
• 1.5 选题依据23-24
• 第二章 二苄胺三氯乙酸盐的相变探索与性能表征24-36
• 2.1 实验部分24-25
• 2.1.1 试剂与仪器24-25
• 2.1.2 [(C_7H_7)_2NH_2]Cl_3CCOO (1)的制备25
• 2.2 晶体结构25-28
• 2.3 性能测试与分析28-32
• 2.3.1 X-射线粉末衍射28-29
• 2.3.2 差示扫描量热测定(DSC)和比热容(Cp)29-30
• 2.3.3 介电性质30-31
• 2.3.4 热重分析31-32
• 2.4 晶体结构讨论32-35
• 2.4.1 晶体参数随温度变化32-33
• 2.4.2 高温单晶结构分析33-34
• 2.4.3 室温下晶体结构分析34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 N-甲基环己胺三硝基苯酚盐的结构相变与性能表征36-47
• 3.1 实验部分36-37
• 3.1.1 试剂与仪器36-37
• 3.1.2 (C_7H_(14)NH_2)[C_6H_2(NO_2)_3O] (2)的制备37
• 3.2 晶体结构37-39
• 3.3 性能测试与分析39-43
• 3.3.1 X-射线粉末衍射39-40
• 3.3.2 差示扫描量热测定(DSC)和比热容(Cp)40-41
• 3.3.3 介电性质41-42
• 3.3.4 非线性倍频效应测试分析（SHG）42-43
• 3.4 晶体结构讨论43-46
• 3.4.1 中间态晶体结构分析43-44
• 3.4.2 高温单晶结构分析44-45
• 3.4.3 低温下晶体结构分析45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 环己胺氟硅酸盐的相变探索与性能表征47-57
• 4.1 实验部分47-48
• 4.1.1 试剂与仪器47
• 4.1.2 [(C_6H_(11))NH_3]HSiF_6 (3)的制备47-48
• 4.2 晶体结构48-50
• 4.3 性能测试与分析50-53
• 4.3.1 X-射线粉末衍射50-51
• 4.3.2 差示扫描量热测定(DSC)和比热容(Cp)51-52
• 4.3.3 介电性质52-53
• 4.4 晶体结构讨论53-56
• 4.4.1 低温单晶结构分析53-54
• 4.4.2 高温单晶结构分析54-55
• 4.4.3 高温下晶体整体结构分析55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 二异丙基乙胺高氯酸盐的相变探索与性能表征57-69
• 5.1 实验部分57-58
• 5.1.1 试剂与仪器57-58
• 5.1.2 [(C_3H_7)_2C_2H_5NH]ClO_4 (4)的制备58
• 5.2 晶体结构58-60
• 5.3 性能测试与分析60-65
• 5.3.1 X-射线粉末衍射60-62
• 5.3.2 差示扫描量热测定(DSC)和比热容(Cp)62-63
• 5.3.3 介电性质63-64
• 5.3.4 热重分析64-65
• 5.4 晶体结构讨论65-68
• 5.4.1 晶体低温下的单晶数据分析65-66
• 5.4.2 高温单晶结构分析66-67
• 5.4.3 低温下晶体整体结构分析67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 结论69-72
• 1.主要结论69-70
• 2.本论文的主要创新点70-71
• 3.未来展望71-72
• 参考文献72-81
• 致谢81-82
• 个人简历82-83
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文83

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本文编号：771695