基于分子的季铵盐化合物介电铁电性质的研究

摘要

作为多功能材料，铁电体已经被广泛用于传感器，红外检测，电容等领域。表现出铁电性质的铁电体，介电常数一定是非线性的，在外界条件如温度、压力的刺激下，相变点附近会出现介电常数突变及热力学性质上的异常。通常，粉末样品的介电常数与温度的关系图是寻找相变的一个简洁方法。在寻找相变材料时，一般我们通过介电异常伴随DSC可逆峰的测试结果来确定相变的发生。根据居里-外斯定律，介电常数随温度变化遵循ε=εe+ C/(T-T0)，样品在相变点附近的介电常数会有突变。含氮的铵盐化合物，具有独特的极性结构，且包含氢键及其无序的可能性，满足铁电相变位移或者有序-无序类型的特征。为了寻找潜在的铁电体，我们合成了N-苄基吗啉，乙脒，1，2，3，6-四氢吡啶等系列的铵盐化合物，并从结构和介电性质方面对其相变进行研究。
　　本论文分为六个部分:第一部分概述了铁电相变的相关基础理论以及国内外相变材料的研究进展;第二部分简介主要实验仪器和试剂;第三部分介绍以吗啉和苄氯合成的N-苄基吗啉为配体，与无机酸形成的化合物结构及介电性质的研究;第四部分介绍了乙脒与有机酸、金属卤素盐形成的化合物结构及介电性质的研究;第五部分介绍了1，2，3，6-四氢吡啶与氯化镉形成的化合物结构、介电性质及差示扫描量热分析(DSC)，确定其为结构相变;第六部分对论文所研究内容进行总结和分析论述。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 晶体结构及对称性

1．1．1 晶体的基本性质

1．1．2 晶体对称性

1．1．3 Neumann原理

1．1．4 居里原理

1．2 相变

1．2．1 一级相变

1．2．2 二级相变

1．2．3 Landau理论

1．3 晶体的电学性质

1．3．1 晶体的介电性质

1．3．2 铁电相变

1．3．3 Curie-Weiss定律

1．4 相变材料的发展及国内外研究动态

1．4．1 相变材料的发展

1．4．2 国内外研究动态

1．4．3 本文主要研究内容

第二章 实验仪器及试剂

2．1 主要实验仪器

2．2 主要实验试剂

第三章 吗啡啉铵盐类化合物的制备与介电性质研究

3．1 [C11H16NO]Cl(1)的制备与性质研究

3．1．1 化合物(1)的制备

3．1．2 化合物(1)的表征及性质测定

3．1．3 化合物(1)的晶体结构

3．1．4 化合物(1)的介电测量

3．2 [C11H16NO]Br(2)的制备与性质研究

3．2．1 化合物(2)的制备

3．2．2 化合物(2)的表征及性质测定

3．2．3 化合物(2)的晶体结构

3．2．4 化合物(2)的介电测量

3．3 [C11H16NO]I(3)的制备与性质研究

3．3．1 化合物(3)的制备

3．3．2 化合物(3)的表征及性质测定

3．3．3 化合物(3)的晶体结构

3．3．4 化合物(3)的介电测量

3．4 [C11H16NO][NO3](4)的制备与性质研究

3．4．1 化合物(4)的制备

3．4．2 化合物(4)的表征及性质测定

3．4．3 化合物(4)的晶体结构

3．4．4 化合物(4)的介电测量

3．5 [C11H16NO][ClO4](5)的制备与性质研究

3．5．1 化合物(5)的制备

3．5．2 化合物(5)的表征及性质测定

3．5．3 化合物(5)的晶体结构

3．5．4 化合物(5)的介电测量

3．6 [C11H16NO][BF4](6)的制备与性质研究

3．6．1 化合物(6)的制备

3．6．2 化合物(6)的表征及性质测定

3．6．3 化合物(6)的晶体结构

3．6．4 化合物(6)的介电测量

3．7 [C11H16NO][PF6](7)的制备与性质研究

3．7．1 化合物(7)的制备

3．7．2 化合物(7)的表征及性质测定

3．7．3 化合物(7)的晶体结构

3．7．4 化合物(7)的介电测量

3．8 结果与讨论

第四章 乙脒化合物的制备与介电性质研究

4．1 [C2H7N2][CH2(COOH)COO](8)的制备与性质研究

4．1．1 化合物(8)的制备

4．1．2 化合物(8)的表征及性质测定

4．1．3 化合物(8)的晶体结构

4．1．4 化合物(8)的介电测量

4．2 [C2H7N2]2[(CH2)2(COO)2](9)的制备与性质研究

4．2．1 化合物(9)的制备

4．2．2 化合物(9)的表征及性质测定

4．2．3 化合物(9)的晶体结构

4．2．4 化合物(9)的介电测量

4．3 [C2H7N2][CF3COO](10)的制备与性质研究

4．3．1 化合物(10)的制备

4．3．2 化合物(10)的表征及性质测定

4．3．3 化合物(10)的晶体结构

4．3．4 化合物(10)的介电测量

4．4 [C2H7N2][C6H4(CH3)SO3](11)的制备与性质研究

4．4．1 化合物(11)的制备

4．4．2 化合物(11)的表征及性质测定

4．4．3 化合物(11)的晶体结构

4．4．4 化合物(11)的介电测量

4．5 [C2H7N2]2[CoCl4](12)的制备与性质研究

4．5．1 化合物(12)的制备

4．5．2 化合物(12)的表征及性质测定

4．5．3 化合物(12)的晶体结构

4．5．4 化合物(12)的介电测量

4．6 [C2H7N2]2[SnCl6](13)的制备与性质研究

4．6．1 化合物(13)的制备

4．6．2 化合物(13)的表征及性质测定

4．6．3 化合物(13)的晶体结构

4．6．4 化合物(13)的介电测量

4．7 结果讨论

第五章 1，2，3，6-四氢吡啶化合物的制备与介电性质研究

5．1 [C5NH10][CdCl3](14)的制备与性质研究

5．1．1 化合物(14)的制备

5．1．2 化合物(14)的表征及性质测定

5．1．3 化合物(14)的晶体结构

5．1．4 化合物(14)的介电测量

5．1．5 化合物(14)的DSC测量

5．2 结果讨论

第六章 结论

致谢

参考文献

作者简介