普鲁士蓝类似物的制备及介电性质

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主-客体化学是化学科学中的一个重要的研究方向,其发展逐渐淡化了各学科之间的界限,也使得各学科之间相互渗透、相互交叉。基于主-客体化学的基本原理,通过主体分子和客体分子之间的相互作用使材料在光、电、磁等多个领域实现功能性质的进一步优化和互补。  普鲁士蓝和其类似物具有结构多样性,其结构的多样性主要来自于与氰基配位的过渡金属离子的不同,原子半径也就不同,因此导致其所在的普鲁士蓝类似物在物理性质和化学性质方面表现出差异性。普鲁士蓝和其类似物结构中含有配位水分子,与结构中的金属离子配位。当温度升高时,配位水分子开始分解,随后形成空位。基于以上分析,我们在本文中以普鲁士蓝类似物主体化合物,通过引入客体分子从而合成了一种主-客体化合物,并研究了其介电性质。  在论文第一章中,我们综述了主-客体化学之间主要的几种相互作用力、介电材料的分类和未来的研究方向以及普鲁士蓝和其类似物的化学结构和在电化学、气体吸附与分离和气致变色等方面的性质和应用。  在第二章中,我们合成了普鲁士蓝类似物Cu3[Co(CN)6]2·nH2O(1)化合物。PXRD测试结果表明合成的化合物为纯相,进一步利用TG结果计算得到配合物1结构中含有17个水分,后者可能是由于样品利用乙醇溶剂清洗时,少数乙醇分子与Cu3[Co(CN)6]2·nH2O进行配位导致的。其次,我们通过对化合物1的氮气吸附脱附等温曲线的研究,证实了化合物1为微孔化合物,孔径分布主要集中在0.9nm左右。最后,我们对化合物1的介电性质进行了研究,发现随着温度的增加,由于化合物1结构中的水分子开始失去,导致质子的迁移,所以在-50℃~150℃之间有一个较宽的介电反常峰,同时还伴有较大的介电损耗。  在第三章中,我们以化合物1作为主体框架,以咪唑作为客体分子,利用浸泡的方法,取代主体框架中的配位水分子,利用TG和元素分析结果计算得到化合物Im(∈)1结构中含有6个水分子和3.8个咪唑分子,氮气的吸附脱附曲线结果表明,化合物Im(∈)1孔容变小,BET比表面积也变小,表明咪唑分子已进入到结构的孔道中。介电测试结果表明不同温度下的化合物在整个频率范围内的介电损耗峰随着温度的升高,介电损耗峰峰值向着高频方向移动,当温度超过60℃时,损耗峰开始转变方向,向着低频方向移动。与化合物1不同的是当温度继续升高,超过140℃之后,损耗峰又开始向着高频方向移动,这表明由于在框架中引入了咪唑分子,在高温时,咪唑分子的偶极子开始运动,温度越高,偶极子运动越剧烈,损耗峰继续表现出向着高频方向移动的趋势。
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