本發明涉及有機光電材料領域，具體涉及一種蘋果酸型晶體材料的制備方法及用途。
背景技術：
：近年來，光電材料的發展極為迅猛，因其易加工、光電響應速度快及易通過化學修飾改善和調節其光電性質等突出的優點被廣泛應用于化工、電子、探測、宇航、醫藥等領域。其中有機介電晶體材料作為制造光電器件的重要原料，表現出無機介電材料無法比擬的優勢，例如有機介電晶體材料加工溫度低，質量輕、使用壽命長、柔性好等。但是，有機介電晶體材料的介電常數溫度穩定性相對較差，高溫下對靜電能的儲蓄能力低，介質的損耗大，這在一定程度上限制了其應用。因此，采用簡單的制備工藝和易實現的制備條件，開發出高溫下存儲電能能力強的有機介電晶體材料尤為重要。技術實現要素：本發明的目的是提供了一種蘋果酸型晶體材料的制備方法及用途，本發明應用有機物化學修飾理論，采用蘋果酸陰離子和聯苯胺陽離子結晶組裝的方式，使得聯苯胺與蘋果酸之間通過氫鍵相連接形成層狀結構，蘋果酸分子填充在聯苯胺分子形成的層狀結構的空隙之中，氫鍵的排列方式為三維網狀結構；在外界電場的作用下，該晶體中的氫質子發生移動，這將對材料的介電異常起到積極地作用。通過該方法獲得的晶體在溫度為100K的條件下，測得晶體的分子式為C56H60N8O10，分子量為1005.12，晶體體系為單斜晶系，晶體空間群為P-1，晶胞參數為：a=9.521(5)?、b=9.681(6)?、c=29.575(16)?；α=82.836(7)°、β=86.111(7)°、γ=67.815(7)°。所得晶體中聯苯胺與蘋果酸之間形成的鍵的鍵長及鍵角如表1所示，其中氫鍵鍵長在2.610~2.782?范圍內，鍵角在105.15~173.58°范圍內。表1晶體[C6H4NH2C6H4NH3]+4[C4H4O5]2-2的鍵長及鍵角D-H…AD-H(?)D-H…A（°）N1-H…O42.728162.06N1-H…O62.719152.89N1-H…O102.746173.58N4-H…O12.711121.28N4-H…O72.706108.82N5-H…O52.693164.20N5-H…O92.782163.63N8-H…O12.742105.15N8-H…O72.742133.67N8-H…O92.610110.04本發明所述的一種蘋果酸型晶體材料的制備方法，具體操作步驟如下：a、稱取聯苯胺((C6H4NH2)2)固體置于燒杯中，加入第一種溶劑使其溶解，得到聯苯胺溶液；b、稱取蘋果酸(C4H6O5)固體置于燒杯中，加入第二種溶劑使其溶解，得到蘋果酸溶液；c、使用膠頭滴管將上述蘋果酸溶液逐滴滴入到聯苯胺溶液中，得到混合溶液；d、將上述混合溶液轉移入圓底燒瓶中，并向圓底燒瓶中加入磁轉子，將圓底燒瓶固定在一定溫度的DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器中，為防止溶劑損失在圓底燒瓶上安裝一個球形冷凝管，加熱時間為30min，混合反應溶液進行晶化反應，晶化反應方程式如下：e、晶化反應后關閉DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器，將晶化反應溶液轉移入燒杯中，自然冷卻后得到相應的晶體產物，為防止外界雜質進入燒杯中，將燒杯口用帶有小孔的薄膜封住，放置于陰涼通風處。作為優選，所述聯苯胺固體和蘋果酸固體的物質的量比為1：1。作為優選，所述聯苯胺溶液和蘋果酸溶液的濃度均為0.77mol/L。作為優選，所述步驟a中第一種溶劑為甲醇、乙酸中的一種。作為優選，所述步驟b中第二種溶劑為去離子水、甲醇、乙醇中的一種。作為優選，所述步驟d中一定溫度的DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器的溫度調為50℃-100℃。本發明提供上述蘋果酸型晶體材料的用途，即本發明的蘋果酸型晶體材料在耐高溫光電器件上的用途。對所制備的產品進行壓片處理，將得到的壓片晶體在溫度300-440K的范圍及頻率500Hz-1MHz的范圍內進行介電常數的測試（結果如圖6所示），可以看出該晶體壓片在418K附近出現了明顯的介電異常峰，其中介電常數隨頻率及溫度變化最為顯著，表明該化合物在高溫下具有較好的介電性質，是一種潛在的高溫介電材料。本發明的有益效果在于：以蘋果酸和聯苯胺為原料，研究出一種制備蘋果酸型晶體材料的方法。通過該方法所制備的產品的介電常數在溫度為418K下具有明顯的介電異常峰，可以在較為溫和的條件下合成，合成成本低，且合成工藝簡單，可用于耐高溫光電器件。附圖說明圖1為本發明實施例1提供的蘋果酸型晶體產物的紅外光譜圖譜。圖2為本發明實施例1提供的蘋果酸型晶體產物的晶體結構圖。圖3為本發明實施例1提供的蘋果酸型晶體產物沿a-b軸方向觀察的晶體中分子排列方式圖。圖4為本發明實施例1提供的蘋果酸型晶體產物中陰陽離子排列情況圖(a：聯苯胺陽離子，b：蘋果酸陰離子)。圖5為本發明實施例1提供的蘋果酸型晶體產物中氫鍵排列圖。圖6為本發明實施例1提供的蘋果酸型晶體產物的介電常數隨溫度變化的圖譜。具體實施方式下面通過具體實施例并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。實施例1：a、準確稱取聯苯胺((C6H4NH2)2)固體0.800g置于250mL的燒杯中，加入60mL甲醇溶劑使其溶解，得到聯苯胺溶液；b、準確稱取蘋果酸(C4H6O5)固體0.576g置于100mL的燒杯中，加入60mL去甲醇溶劑使其溶解，得到蘋果酸溶液；c、使用膠頭滴管將蘋果酸溶液逐滴滴入到聯苯胺溶液中，得到混合溶液；d、將上述混合溶液轉移入500mL的圓底燒瓶中，并向圓底燒瓶中加入磁轉子，將圓底燒瓶固定在溫度調至70℃的DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器中，為防止溶劑的損失在圓底燒瓶上安裝一個球形冷凝管，加熱時間為30min，混合反應溶液進行晶化反應；e、晶化反應后關閉DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器，將晶化反應溶液轉移入250mL的燒杯中，自然冷卻后得到相應的晶體產物，為防止外界雜質進入燒杯中，將燒杯口用帶有小孔的薄膜封住，放置于陰涼通風處。將實施例1所制備的蘋果酸型晶體產物進行紅外光譜分析，如圖1所示。可以看出：波數810cm-1的位置上出現的特征峰表明苯環上有雙取代，而波數為3800cm-1處的羥基特征峰和波數為1750cm-1和1820cm-1的羧基特征峰消失，說明蘋果酸與聯苯胺發生了化學反應。將實施例1所制備的蘋果酸型晶體產物進行結構分析，從晶體結構圖(圖2)可以看出，晶體中包含了四個聯苯胺陽離子以及兩個蘋果酸陰離子，以此可以確定該晶體的結構式為[C6H4NH2C6H4NH3]+4[C4H4O5]2-2。晶體中分子的排列方式圖(圖3)表明晶體中聯苯胺分子以π-π鍵的形式相互作用，在a+b軸上呈現出了層狀的排列方式，而蘋果酸分子填充在聯苯胺分子形成的層狀結構的空隙之中。晶體中聯苯胺陽離子和蘋果酸陰離子的排列方式圖(分別為圖4a和圖4b)表明：沿a+b軸的方向，聯苯胺陽離子在a+b層呈現出層狀排列的方式，沿c軸方向，則呈現出垂直于c軸的排列方式；蘋果酸根穿插在聯苯胺陽離子層中，并以N-H…O氫鍵相互作用將聯苯胺陽離子層鏈接在一起，這與晶體中的氫鍵排列圖(圖5)中所呈現出的排列方式相同，圖5表明聯苯胺與蘋果酸之間通過氫鍵相連接形成層狀結構，蘋果酸分子填充在聯苯胺分子形成的層狀結構的空隙之中，氫鍵的排列方式為三維網狀結構。將實施例1所制備的蘋果酸型晶體產物進行壓片處理，將得到的壓片晶體在溫度300-440k的范圍及頻率500Hz-1MHz的范圍內進行介電常數的測試，結果如圖6所示，可以看出該晶體壓片在溫度418K附近出現了明顯的介電異常峰，表明該化合物在高溫下具有較好的介電性質，是一種潛在的高溫介電材料。實施例2：a、準確稱取聯苯胺((C6H4NH2)2)固體0.800g置于250mL的燒杯中，加入60mL乙酸溶劑使其溶解，得到聯苯胺溶液；b、準確稱取蘋果酸(C4H6O5)固體0.576g置于100mL的燒杯中，加入60mL甲醇溶劑使其溶解，得到蘋果酸溶液；c、使用膠頭滴管將蘋果酸溶液逐滴滴入到聯苯胺溶液中，得到混合溶液；d、將上述混合溶液轉移入500mL的圓底燒瓶中，并向圓底燒瓶中加入磁轉子，將圓底燒瓶固定在溫度調至90℃的DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器中，為防止溶劑的損失在圓底燒瓶上安裝一個球形冷凝管，加熱時間為30min，混合反應溶液進行晶化反應；e、晶化反應后關閉DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器，將晶化反應溶液轉移入250mL的燒杯中，自然冷卻后得到相應的晶體產物，為防止外界雜質進入燒杯中，將燒杯口用帶有小孔的薄膜封住，放置于陰涼通風處。實施例3：a、準確稱取聯苯胺((C6H4NH2)2)固體0.800g置于250mL的燒杯中，加入60mL乙酸溶劑使其溶解，得到聯苯胺溶液；b、準確稱取蘋果酸(C4H6O5)固體0.576g置于100mL的燒杯中，加入60mL乙醇溶劑使其溶解，得到蘋果酸溶液；c、使用膠頭滴管將蘋果酸溶液逐滴滴入到聯苯胺溶液中，得到混合溶液；d、將上述混合溶液轉移入500mL的圓底燒瓶中，并向圓底燒瓶中加入磁轉子，將圓底燒瓶固定在溫度調至70℃的DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器中，為防止溶劑的損失在圓底燒瓶上安裝一個球形冷凝管，加熱時間為30min，混合反應溶液進行晶化反應；e、晶化反應后關閉DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器，將晶化反應溶液轉移入250mL的燒杯中，自然冷卻后得到相應的晶體產物，為防止外界雜質進入燒杯中，將燒杯口用帶有小孔的薄膜封住，放置于陰涼通風處。實施例4：a、準確稱取聯苯胺((C6H4NH2)2)固體0.800g置于250mL的燒杯中，加入60mL甲醇溶劑使其溶解，得到聯苯胺溶液；b、準確稱取蘋果酸(C4H6O5)固體0.576g置于100mL的燒杯中，加入60mL去離子水溶劑使其溶解，得到蘋果酸溶液；c、使用膠頭滴管將蘋果酸溶液逐滴滴入到聯苯胺溶液中，得到混合溶液；d、將上述混合溶液轉移入500mL的圓底燒瓶中，并向圓底燒瓶中加入磁轉子，將圓底燒瓶固定在溫度調至90℃的DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器中，為防止溶劑的損失在圓底燒瓶上安裝一個球形冷凝管，加熱時間為30min，混合反應溶液進行晶化反應；e、晶化反應后關閉DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器，將晶化反應溶液轉移入250mL的燒杯中，自然冷卻后得到相應的晶體產物，為防止外界雜質進入燒杯中，將燒杯口用帶有小孔的薄膜封住，放置于陰涼通風處。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3