含环状结构的季铵盐类化合物的设计合成及介电相变研究

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介电相变材料是一类具有刺激响应性的新型多功能复合材料,其光电等性质可在外界刺激下实现双稳态或多稳态的切换,从而在光电开关、信号处理、传感等多领域有着广阔的应用前景。性质取决于结构,如何以分子结构设计来准确的构筑具有介电相变的化合物目前仍是一项有挑战性的工作。有机-无机杂化物由于其独特的有机和无机组成表现出了优越的结构灵活性和丰富的物理特性,是有潜力的相变材料。我们在以往的研究中发现含有哌啶、哌嗪、环己胺等一些环状结构的有机胺阳离子易受温度影响发生热运动从而引起相变。受此启发,我们设计合成了三类含有有机环状胺类结构的有机-无机杂化化合物,并对它们的晶体结构、介电性质、相变等进行了分析与讨论。本文分三部分来阐述:第一部分,以N-甲基哌啶衍生物为有机阳离子的化合物,分别为[C8H17NF][Cd(SCN)3](化合物1)、[C8H17NBr][Cd(SCN)3](化合物2)、[C7H15NCl][Cd Br3](化合物3);第二部分,以N-氨乙基哌嗪结构为阳离子的有机-无机杂化物,分别为[C6H17N3][Sb Cl3]2(化合物4)、[C6H17N3]2[Mn Cl6](化合物5)、[C6H17N3][Cd Cl4](化合物6);第三部分,以N,N-二甲基环己铵衍生物为有机阳离子合成的化合物,分别为[C9H19NBr][Mn Cl4](化合物7)、[C9H19NBr][Cl O4](化合物8)、[C9H19NCl][Cd(SCN)3](化合物9),[C10H21NF][Cd(SCN)3](化合物10)。综上,本文共合成了10个化合物,并利用介电、DSC、X-单晶衍射等多种手段测量与分析了其结构与性质,其中化合物1、2、8、9发生了可逆相变行为,分析了其相变行为与分子结构之间的联系。本文为有针对性的通过分子结构设计寻找新型介电相变化合物和调控相变行为提供了一些思路与实验依据。
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