CN101560218B - 一种非线性光学和铁电材料有机金属配合物及其合成与应用 - Google Patents

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Abstract

一种非线性光学和铁电材料有机金属配合物涉及5-苯甲酸-四氮唑配体与锌形成的配合物制备和应用。在水热条件下通过原位合成的方法制得。该配合物分子式为[Zn(N4CC6H4COO)]，空间群为Pc(No.7)，单胞参数为 α＝γ＝90°，β＝96.162(8)°，Z＝2，单胞体积

Description

一种非线性光学和铁电材料有机金属配合物及其合成与应用
技术领域
本发明涉及一种非线性光学和铁电材料5-苯甲酸-四氮唑配体与锌形成的配合物(分子式：C8H4N4O2Zn)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、非线性光学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，已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无机材料上。无机铁电材料由于具有高强度、高硬度、耐高温、性能长期稳定、使用寿命长等优点而被广泛应用，但是由于无机铁电薄膜的制作需要高真空较高温度的条件，使制作成本较为昂贵，不易制作大面积薄膜且需要采用硬质材料作基片，较大地限制了其应用。近年来，有机铁电体薄膜也倍受青睐，主要是由于与无机铁电材料相比，其具有易制成大面积薄膜、制作成本低、低温制作条件、相对大的分子超极化率、大的电致伸缩应变能力、与空气的抗声阻匹配性有独特的优越性等优点，同时由于其低温制作条件而可以用柔软的塑料作基片。但是由于有机铁电材料的铁电耦合系数较低，相对介电常数较小，性能、功能的长期稳定性相对差一些，从而使其应用受到较大限制。因此，研究新型铁电材料以克服无机或有机铁电材料的固有缺陷已成为当前铁电材料的研究重点。
近几年来，具有铁电效应的有机金属配合物引起了人们的极大研究兴趣，这是由于这类杂化材料经过精心设计和调控，可以达到扬无机材料和有机材料各自优点之长和避其缺点之短的“杂交优势”的效果，而且无机金属离子和有机配体组份之间的相互作用，可以使此类材料呈现出新颖的性质。
发明内容
本发明的目的就在于合成一种非线性和铁电材料5-苯甲酸-四氮唑锌配合物(分子式：C8H4N4O2Zn)，其技术方案如下：
我们选择锌的溴化物(ZnBr2)，4-氰基苯甲酸钠(Na(4-cba))，叠氮钠(NaN3)作为原料，其摩尔比为4∶2∶3，采用水作为溶剂，在水热反应条件下，氰基与叠氮离子发生成环加成反应，生长了5-苯甲酸-四氮唑锌的配合物的单晶。
我们测得该配合物的晶体结构，锌离子通过5-苯甲酸-四氮唑离子连接成一个新颖的三维结构，结构参数如下：
分子式为C8H4N4O2Zn，空间群为Pc，单胞参数为a＝4.8244(5)b＝8.2293(11)
Figure S2008100709116D00022
c＝10.5946(10)α＝γ＝90°，β＝96.162(8)°，Z＝2，单胞体积V＝418.19(8)
Figure S2008100709116D00024
本发明提供的5-苯甲酸-四氮唑配体与锌形成的配合物是在水热条件下原位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。
该配合物可能是一种新型的非线性光学和铁电晶体材料，该材料的优点是不易溶于一般的溶剂，热分解温度点高(空气氛中可以稳定到420℃)，颜色浅，光吸收低，透光范围大。
该发明所制备的非线性光学和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
称取等摩尔量的对氰基苯甲酸(4-Hcba)与氢氧化钠(NaOH)，加入装有水溶液的烧杯中，搅拌让其充分反应，然后加热到80℃左右，把水蒸干，得到对氰基苯甲酸的钠盐(Na(4-cba))。
称取ZnBr2(1.0mmol)，Na(4-cba)(0.5mmol)和NaN3(1.0mmol)，加入15mL的蒸馏水，装入密闭的25mL的反应釜中，升温至130～140℃，恒温3天，随后以1摄氏度/小时的速率降温至室温，便可得到晶体。经X射线单晶衍射分析，确定该晶体为[Zn(N4CC6H4COO)]。
2、性能测试
我们对得到的5-苯甲酸-四氮唑锌配合物进行光学性能测试，其二阶非线性光学效应约为KDP的2.5倍。该配合物的极化强度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。

Claims (3)

1.一种非线性光学和铁电材料有机金属配合物，其特征在于：该配合物为5-苯甲酸-四氮唑锌配合物，其中甲酸在对位，分子式为[Zn(N4CC6H4COO)]，N4C代表四氮唑基团，空间群为Pc(No.7)，单胞参数为
Figure FSB00000941335400011
Figure FSB00000941335400012
Figure FSB00000941335400013
Figure FSB00000941335400014
α＝γ＝90°，β＝96.162(8)°，Z＝2，单胞体积
2.一种权利要求1所述的有机金属配合物的制备方法，其特征在于：在水热条件下通过原位合成的方法制得。
3.如权利要求2所述的有机金属配合物的制备方法，其特征在于：反应物ZnBr2，4-氰基苯甲酸钠，NaN3的摩尔比为4∶2∶3，采用水作为溶剂，水热反应升温至130～140℃，降温速率为1摄氏度/小时。
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