含膦有机-无机杂化的分子合成及相变、非线性光学性质的研究

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相变材料由于具有信息存储、光电传感和能量转换等优良性能,而逐渐成为当前研究的热点。其中有机无机杂化材料拥有有机和无机双重组分,有机组分具有结构可修饰性、合成简单和极性等优点,并且无机组分能够提供半导体性质、光致发光性质和磁学性质等。与此同时,有机组分易受外界环境(温度、电场和光)影响,能够无序排列引起偶极矩发生改变,产生结构相变。通常在相变点附近会产生明显的介电异常,以及伴随光学和电学等性质,从而为探索相变材料提供了途径。因此,为了寻找新型的相变材料,通过选择三苯基氧膦(TPPO)化合物与无机强酸(硫酸,氘代硫酸和硒酸)以及具有四面体构型的一类酸(高氯酸、四氟硼酸和六氟磷酸)合成一系列新型有机无机杂化化合物,后采取三环己基氧膦(TCPO)化合物与高氯酸和高铼酸合成另一类新型有机无机杂化化合物,并对其晶体结构、相变、介电性质和非线性光学性质等研究。第一部分通过TPPO和硫酸、氘代硫酸和硒酸水溶液分别在丙酮溶液、甲醇中以化学计量数摩尔比2:1合成晶体[(TPPO-H)2SO4](1)、[(TPPO-D)2SO4](2)和[(TPPO-H)2Se O4](3)。从差示扫描量热分析(DSC)测试结果中可知化合物1具有一对温度419 K和321 K的可逆相变,通过变温单晶仪(X-ray)进一步证实是由于三苯基氧膦中氧原子质子化后与硫酸根阴离子中氧原子形成的氢键在室温和高温时供体受体氢键的键长相互竞争发生改变,从而导致了可逆相变的产生。另外,化合物1展示出可逆的台阶型介电图谱,大的热滞峰表明是一级相变,SHG二阶非线性光学响应信号强度是KH2PO4(KDP)的2倍,其可作为潜在可切换的非线性材料。第二部分以TPPO为底物分别与高氯酸、四氟硼酸和六氟磷酸以化学计量数摩尔比2:1合成了三个晶体[C36H30O2P2HCl O4](4)、[C36H29O2P2HBF4](5)和[C36H30O2P2HPF6](6)。使用X-ray、DSC、介电仪和二阶非线性光学倍频测量仪去研究化合物4,5和6的晶体结构、相变性质、介电性质和光学性质。根据DSC和变温介电测量仪的测试结果,化合物4,5,6没有观察到可逆相变和介电异样,但是化合物5有SHG信号响应。第三部分通过三环己基氧膦(TCPO)化合物与高氯酸和高铼酸以化学计量数摩尔比1:1合成了两个晶体[TCPOHCl O4](7)和[TCPOHRe O4](8),根据相关测试结果可知化合物7没有可逆相变和介电异常,化合物8有可逆相变,但是介电没有测得可逆异样。
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