铁电有机模板硼酸盐的合成、结构与自发极化方式研究

铁电材料是重要的高新技术材料。有机模板硼酸盐由于分子内部存在丰富的氢键网络有成为氢键基铁电材料的潜质，但迄今为止还没有人对有机模板硼酸盐的铁电性质进行研究。本项目采取溶剂热合成方法，探索不同有机模板对硼氧聚阴离子的影响，及不同有机模板作用下金属与硼氧聚阴离子的组装合成，以实现设计合成新型的硼酸盐铁电材料之目的。并根据其结构，分析有机模板的结构导向机理及引起硼酸盐铁电效应的自发极化方式。通过本项目的研究，将有机模板的结构导向理论应用到硼酸盐铁电材料的合成领域，探索了有机模板硼酸盐的自发极化途径，在一个全新的铁电材料领域进行了开拓性的研究工作，为开发一种优良的铁电材料建立初步的理论和实验基础。

铁电材料是重要的高新技术材料。有机模板硼酸盐由于分子内部存在丰富的氢键网络有成为氢键基铁电材料的潜质。本项目采取模板合成方法，探索不同有机模板对硼氧聚阴离子的影响，及不同有机模板作用下金属与硼氧聚阴离子的组装合成，成功实现设计合成新型的硼酸盐铁电材料之目的。分析了有机模板的结构导向机理及引起硼酸盐铁电效应的自发极化方式。成功的将有机模板的结构导向理论应用，到硼酸盐铁电材料的合成领域，在一个全新的铁电材料领域进行了开拓性的研究工作，为开发一种优良的铁电材料建立了理论和实验基础。具体工作如下：（1）硼酸、有机模板 (胺，离子液体或配合物)等简单原料， 在一定的条件下，合成了基于有机模板导向的一系列硼酸盐化合物。其中适合铁电性质研究的三例：[C6N2H15][B5O6(OH)4] （C2），[C7N2H13] [B5O6(OH)4] (P212121/P21) ，Hen •Ni(en)3 •[B4O5 (OH)2] •[B5O8(OH)2] (Pn)。完成对[C7N2H13] [B5O6(OH)4] 低温压电-铁电相变研究；通过重水交换实验，对[C6N2H15][B5O6(OH)4]铁电极化模式进行了探索，并制备了首个原位生长的硼酸盐铁电薄膜。通过乙二胺与手性的Ni(en)3模板剂协同诱导合成，组装混合硼氧簇形成的首例一维Hen •Ni(en)3 •[B4O5 (OH)2] •[B5O8(OH)2]化合物，结构分析证实链的手性来源于手性的模板。(2) 使用硼酸、有机模板 (单胺，多胺以及离子液体等)及金属盐等简单原料，合成了手性化合物3例：β–K2B2Ge3O10 （C2），C4N2H12CoB2P3O12(OH) (Ima2)，Zn(1,3-DAP)[B4O7] （P43212）。实现了基于的GeO4连接BO4四面体构建的手性空间群β–K2B2Ge3O10并且研究其极化模式；升温对C4N2H12CoB2P3O12(OH)电滞曲线的影响；以及首次实现了过渡金属ZnO3N2基团与B4O9簇的组装合成锌硼酸盐Zn(1,3-DAP)[B4O7]。(3)通过对模板硼酸盐的可调的荧光性质进行研究，获得了一些有用的硼酸盐荧光粉；研究了模板硼酸盐的发光机理，并在理论上获得了一定的研究结果，为探索不含有金属活性离子的硼酸盐荧光材料进行了探索性的研究。