低核数稀土和多核异金属配合物的设计、合成及磁学性质研究

摘要

因具有磁性双稳态和慢磁弛豫机制等独特的磁学性质，单分子磁体在高密度信息存储材料、自旋电子器件和量子计算机等方面有着十分广阔的应用前景而受到化学、物理学和材料学研究人员的广泛关注。本学位论文合成了一系列低核数稀土和多核异金属配合物并对其结构、静态和动态磁学行为进行研究，通过对单分子磁体多弛豫机制和弛豫过程的调控探讨配合物结构和配位构型等因素对其磁学性质的影响。具体研究内容分为以下三个方面： 1.以DyIII单离子基团为构筑单元，通过使用桥连配体耦合得到了一例双核配合物[Dy(μ-OH)(DBP)2(TMG)]2(1)。变换桥连配体得到了另一例具有相同DyIII离子配位构型的双核配合物[Dy(μ-OEt)(DBP)(OEt)(TMG)]2(2)。交流磁化率测试显示两者在零外加场下具有明显的单分子磁体行为。对两例双核镝配合物的晶体结构与磁学性质，相关性的研究表明桥连配体对配合物整体的磁学性质有很大影响。 2.利用酰腙类配体L1与不同的镝金属盐在不同的条件下反应合成了三例结构类似但配位阴离子不同的中心对称Dy2配合物：[Dy2L12(NO3)4]·2CH3CN(3)，[Dy2L12(SCN)4(CH3O)2]·2CH3CN(4)，[Dy2L12(DMF)6]·DMF(5)。磁性测试表明三个配合物分别表现出不同的磁学性质：其中，以硝酸根充当配位阴离子的配合物3因其更为平面的构型而在三例配合物中拥有较好的单分子磁体性质。此外，将酰腙类配体L1中的8-羟基喹啉醛换成配位点相同，但摩尔质量更小、更为灵活的6-(羟基甲基)吡啶甲醛合成配体L2，与苯甲酸镝反应后通过扩散法得到了一例端基向外，并由苯甲酸根进行多重桥连的四核镝配合物Dy4L24(PhCOO)4(6)。 3.利用一例多齿长链双席夫碱配体L3同时与过渡金属盐和稀土金属盐反应合成了两例多核异金属配合物Dy6Cu4L32(PhCOO)10(7)和Gd2Cu4L33(PhCOO)2(OCH3)4(8)。磁性测试表明基于DyIII离子的配合物7表现出慢磁弛豫行为，而基于GdIII离子的配合物8则具有磁制冷性质。并进一步对该系列配合物的磁构关系进行了探究。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 单分子磁体的理论基础及设计

1.3 稀土单分子磁体的研究进展

1.4 分子磁制冷材料

1.5 本论文选题意义及主要研究工作

参考文献

第二章 桥连型双核稀土配合物的合成及磁性研究

2.1 引言

2.2 配合物1和2的合成及两者晶体结构

2.3 配合物1-2的磁学性质研究

2.4 本章小结

参考文献

第三章 中心对称型双核稀土配合物的合成及磁性研究

3.1 引言

3.2 配体的合成

3.3 配合物3-6的合成

3.4 配合物3-6的晶体结构

3.5 配合物3-6的磁学性质研究

3.6 本章小结

参考文献

第四章 异金属单分子磁体及磁制冷材料的合成及性质研究

4.1 引言

4.2 柔性长链双酰腙配体L3的合成

4.3 配合物的合成

4.4 配合物7-8的晶体结构

4.5 配合物7-8的磁学性质研究

4.6 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

致谢