文 献 综 述

一．研究背景

铁电材料的优秀电学性能孕育了它广阔的应用前景，其电子元件有着集成度高、能耗小、响应速度快等众多优点。而且目前研究者将铁电材料同其它技术相结合，使新诞生的集成铁电材料性能更为优秀^[1]。铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电性以及非线性光学等特性,是当前国际高新技术材料中非常活跃的研究领域之一,其研究热点正向实用化发展。当前实用的压电铁电陶瓷材料大部分是以锆酸铅(PbZr0₃)、钛酸铅(PbTi0₃)、锆钛酸铅或者铌镁酸铅(Pb(Mg，Nb)，简称PMN)为代表的二元、三元系材料。但是，PZT的制备需要使用大量的含铅氧化物作为原料，在生产、使用及废弃后处理过程中都会给人类生态环境带来严重的影响。近年来，随着人们环保意识的增强和社会可持续发展的需求，研究新型环境友好的铁电压电陶瓷材料已经成为世界各国致力研发的热点材料之一^[3]。铁电材料及其热释电器件的研究和开发呈现2个特点: ①是由体材料组成的器件向薄膜器件过渡; ②是由分立器件向集成化器件发展。 正是在这种集成化器件中铁电薄膜已经成为硅或砷化镓集成电路的重要组成部分。并且集成铁电学已经成为国际铁电学研究中最活跃的领域,如集成铁电电子器件,基于铁电薄膜的集成光电子学器件、集成光学器件、红外探测器、集成光波导和开关以及铁电薄膜超晶格的研究应用已取得了很大进展^[2]。

二．研究目标

本实验有三个平衡：[Fe(C₂O₄)₃]^3-分三级电离的电离平衡；C₂O₄^2-水解的水解平衡；Fe³ 水解的水解平衡。当溶液中PH减小时，草酸根与氢离子生成草酸氢根和草酸；当溶液中PH增大时，铁离子会水解成1、2、3羟基合铁；都对质量有影响^[1-2]。人们熟悉的化学主要是研究以其价键相结合的分子的合成、结构、性质和变化规律^[8]。 而超分子化学则可定义为由多个分子通过分子间作用而形成的复杂但有组织的体系。事实上, 超分子体系所具有的独特有序结构从配位化学观点看是以配合物分子中配体间非共价弱相互作用为基础的。 目前, 对这种分子间” 弱相互作用” 而形成的超分子研究日益受到重视, 它们的键能虽然不及一般共价键的5 % 一10 %, 但它具有累加性, 因而大分子间的分子间键能也可能相当大。 超分子概念的根源可以追溯到10 年前Werner所提出的配位化学的概念^[3]。

事实上, 超分子的名词, 类似于生物学中的情况, 它可以看成是由底物和接受体组成。其含义对应于配位化学中的受体和给体、锁和钥匙、主体与客体甚至金属与配体等概念。 如果将配位化合物看作是由两种或多种可以独立存在的简单物种结合起来的一种化合物, 则不难理解它和超分子间的相依关系^[11]。超分子配合物可看成是2个或2 个以上简单配合物分子通过非共价分子间力(静电作用、氢键、范氏引力、疏水作用等) 形成的具有明确结构和功能的” 超分子” ^[9] 。 Lehn曾经从两方面来分析超分子化学和配位化学的互补关系。 即既可以把超分子化学看作是广义的配位化学, 也可以把配位化学包括在超分子化学的概念中^[10-12]。

三．研究方法

2007年，日本东京大学Ohkoshi^[6]教授报道了类普鲁士蓝MOF化合物，该MOF化合物具有铁电和铁磁性质。 草酸根（OX^2-）既可作为螯合配体，又可作为桥连配体，三个草酸根与一个Fe³ 离子可形成具有D3对称性的手性配位阴离子（[Fe(ox)₃]^3-，论文工作中，将18-冠醚-6与K 形成的超分子阳离子（K -18-Crown-6）引入到上述配位阴离子体系中，合成超分子化合物[K(18-Crown-6)]₃[Fe(C₂O₄) ₃]#183;9H₂O^[5]。并对实验条件进行优化，以实现绿色合成生产工艺。其反应机量为：

FeCl₃ 3K₂C₂O₄ 6H₂O → K₃[Fe(C₂O₄)₃] #183;3H₂O 3KCl

K₃[Fe(C₂O₄)₃]#183;3H₂O 18-Crown-6 → [K(18-Crown-6)]₃[Fe(C₂O₄)₃]#183;9H₂O