一种铅基分子铁电体及其制备方法

本发明涉及一种铅基分子铁电体及其制备方法，属于分子铁电材料。

背景技术：

1、在诸多铁电材料中，分子铁电材料具有结构可调性、重量轻、易于环保加工和机械灵活性等诸多优点，在铁电材料领域备受青睐。已发现的无机半导体铁电材料如bifeo3由于具有超过带隙数倍的大光电压和可开关光电流，在光伏和光催化剂中显示出巨大潜力，然而极低的转换效率限制了它们的应用。与之相比，有机无机杂化卤化铅分子铁电体具有良好的结构可调性、自发极化大、压电响应高等优势，在铁电存储器、压电器件、电容器、传感器和光电子领域应用前景广阔，引起人们极大的兴趣。但是，部分卤化铅分子铁电体的铁电性仍存在争议，另一方面，目前尚无十分简便的合成方法来制备品相均一的有机无机杂化卤化铅分子铁电体。常规的固相法通常需要极端的反应条件和较高的成本，溶剂蒸发法则反应温度不均匀。

2、因此，寻找更为简便、快捷，反应更加温和的水热合成路径，制备高结晶度、高纯度的铅基分子铁电体，并研究其性能，有着非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是：针对现有技术的不足，本发明提供一种铅基分子铁电体及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种铅基分子铁电体，所述铅基分子铁电体的化学通式为：a2pbq4，其中，a为有机配体1，4-二氨基丁烷、1，5-二氨基戊烷、1，6-二氨基己烷和1，8-二氨基辛烷中的至少一种，q为卤素元素cl、br和i中的至少一种。

3、优选地，所述铅基分子铁电体具有层状结构，每个pb原子与六个q原子配位形成(轻微)畸变的pbq6八面体，pbq6八面体通过共顶点连接形成八面体层，a阳离子穿插于层间隙中构成层状结构。

4、本发明还提供了上述铅基分子铁电体的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤1：将氧化物pbo溶解于过量的hq的水溶液中；

6、步骤2：待全部溶解后加入有机配体a，搅拌混合均匀，然后转移至反应釜中，进行水热反应；

7、步骤3：反应结束后收集反应所得的沉淀物，洗涤并烘干后即得铅基分子铁电体样品。

8、优选地，所述步骤1中的hq为hcl、hbr和hi中的至少一种。

9、优选地，所述hq的水溶液的质量分数为30～50％。

10、优选地，所述pbo与a的摩尔比为1:1。

11、优选地，所述步骤2中水热反应的温度为100～150℃，时间为10～15h。

12、本发明还提供了一种分子铁电体薄膜材料，其结构从下到上依次包括透明导电衬底、分子铁电体薄膜和透明导电衬底；所述分子铁电体薄膜是采用上述分子铁电体制备而得。

13、本发明还提供了上述分子铁电体在信息存储、光电子器件或铁电光伏领域中的应用。

14、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

15、(1)本发明采用了温和简便的水热法来制备铅基分子铁电体，水热法制得的样品质量较好，并且具有较为规则的形貌。

16、(2)本发明的铅基分子铁电体a2pbq4可通过调节极化电压方向来改变光电流方向，表明样品具有明显的铁电光伏特性，可广泛应用于下一代光电器件中，具有高经济价值，在信息存储、铁电光伏等领域有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种铅基分子铁电体，其特征在于，所述铅基分子铁电体的化学通式为：a2pbq4，其中，a为有机配体1，4-二氨基丁烷、1，5-二氨基戊烷、1，6-二氨基己烷和1，8-二氨基辛烷中的至少一种，q为卤素元素cl、br和i中的至少一种。

2.如权利要求1所述的铅基分子铁电体，其特征在于，所述铅基分子铁电体具有层状结构，每个pb原子与六个q原子配位形成畸变的pbq6八面体，pbq6八面体通过共顶点连接形成八面体层，a阳离子穿插于层间隙中构成层状结构。

3.权利要求1或2所述的铅基分子铁电体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的铅基分子铁电体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的hq为hcl、hbr和hi中的至少一种。

5.如权利要求4所述的铅基分子铁电体的制备方法，其特征在于，所述hq的水溶液的质量分数为30～50％。

6.如权利要求3所述的铅基分子铁电体的制备方法，其特征在于，所述pbo与a的摩尔比为1:1。

7.如权利要求3所述的铅基分子铁电体的制备方法，其特征在于，所述步骤2中水热反应的温度为100～150℃，时间为10～15h。

8.一种分子铁电体薄膜材料，其特征在于，其结构从下到上依次包括透明导电衬底、分子铁电体薄膜和透明导电衬底；所述分子铁电体薄膜是采用权利要求1或2所述的分子铁电体制备而得。

9.权利要求1或2所述的分子铁电体在信息存储、光电子器件或铁电光伏领域中的应用。

技术总结
本发明公开了一种铅基分子铁电体及其制备方法。本发明的铅基分子铁电体的化学通式为：A
技术研发人员：张刚华,房永征,陈志波,侯京山
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21