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铁电材料在通讯、信息存储、红外传感以及压电传感等方面的重要用途而受到人们重视。对于大部分铁电材料都具有相变特征,在相变点附近,会出现明显介电异样和热学性质的异样。然而结构决定性质,具有铁电和介电异样性质的材料很大程度会在晶体的结构上发生结构相变,跟晶体结构有着密切的关系,只有属于10个极性点群的晶体,才可能自发极化,具有铁电性。为了获得具有极性点群的晶体的有效控制方法就是在结晶化合物中引入手性基团,使晶体堆积在非心或者手性空间群中,增加晶体处在铁电点群的可能性。本文选取具有手性原子的2-甲基-1,4二氮杂二环[2.2.2]辛烷(Medabco)的衍生物、五配位有机金属配合物、O--H…O氢键型的1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二乙酸衍生物为研究对象,制备了一系列可能具有相变特征化合物,研究了它们的结构与介电铁电性质。
1)用Medabco及其衍生物制备了4个金属有机分子离子化合物,对这4个化合物进行了晶体结构,红外,粉末XRD及介电性质的表征,结果发现这4个化合物在变温过程中没有出现结构相变及介电异样。
2)通过溶液法以1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷衍生物为配体合成得到了四个铜的五配位化合物,对其进行了结构表征、红外,粉末XRD以及变温介电的测量。其中发现化合物5 CuCl3(H2O)(C6H13N2)具有相变,即Pnma(25℃)→Pna21(-100℃),相变温度Tc=-38℃,表现为一个顺电相到铁电相的变化过程,对其测量了介电响应,示差扫描量热分析确定为结构相变,电滞回线的表征也得到了饱和极化、剩余极化和矫顽场。
3)通过对1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二乙酸氯盐、高氯酸盐、四氟硼酸盐及六氟磷酸盐的晶体结构,红外,粉末XRD及介电性质的表征,寻找到1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二乙酸氯盐具有结构相变,即P21/n→P21/c,晶胞参数α轴加倍,体积加倍,相变温度Tc=-63℃,并对其测量了介电响应,示差扫描量热分析,都具有可逆异样。
4)Biginelli反应的产物在合成过程中自身能够形成手性中心,从而将手性基团引入了结构中,我们合成一个Biginelli衍生物,从中寻找可能具有介电异样的物质。