一种五核稀土单分子磁体、制备方法及其应用

    专利2026-01-21  4


    本发明属于稀土配合物制备,涉及一种五核稀土单分子磁体、制备方法及其应用。


    背景技术:

    1、金属配合物因其独特的结构特点以及对外场刺激的强烈反应性,也决定了这类材料具有突出的光电学、磁学性能,在彩色显示和磁性器件等领域都有广阔的前景。其中,稀土金属具有良好的光、电、催化等性质,因此由稀土金属构筑的单分子磁体(single-molecule magnets,smms)展现出优越的性能,使其在高密度信息存储、量子计算以及多功能磁分子材料合成方面具有广阔的应用前景,引起了越来越多科研人员的关注(science,2018,362(6421):1400-1403)。然而,稀土三价离子4f组态内跃迁易受外界环境影响,稳定性较差,因此将有机配体与无机基质相连接可以制备出高性能稀土杂化磁性材料,应用潜力巨大(chem.rev.,2013,113(7):5110-5148)。由酞菁类配体构筑的稀土单分子磁体,其有效能垒可达230cm-1(j.am.chem.soc.,2003,125(29):8694-8695),与当时报道的基于3d过渡金属离子构筑的单分子磁体相比,其性能得到了大大的提升。随着研究的深入,大量的高性能稀土单分子磁体被报道(chem.soc.rev.,2022,51(23):9469-9481)。然而,绝大部分多核稀土单分子磁体是具有簇状的对称性结构,而具有多核环状的稀土金属单分子磁体的研究报道,相对来说还比较少,因此具有较大的开发前景与研究价值。


    技术实现思路

    1、本发明目的在于提供一种五核稀土单分子磁体及其制备方法,该五核稀土单分子磁体为环状结构,具有单分子磁体行为,丰富了稀土单分子磁体的结构类型。

    2、本发明提供的技术方案如下:

    3、一种五核稀土单分子磁体,该五核稀土单分子磁体的金属离子呈环形状,具有单分子磁体行为,属于三斜晶系,分子式为[dy5(mpcd)4(hmpcd)(hco3)6(ch3oh)(h2o)]·2h2o(配合物1,h2mpcd=(e)-n-[(2-羟基-3-甲氧基苯基)亚甲基]吡嗪-2-甲酰肼),空间群是p-1,晶胞参数是:α=92.153(4)°,β=105.959(4)°,γ=110.784(4)°,

    4、一种上述五核稀土单分子磁体的制备方法,包括:

    5、s1.将dycl3·6h2o与有机配体h2mpcd按照一定比例混合溶解在ch3oh中,加入ch3cn,使溶液均匀、无沉淀;搅拌时间优选5min;

    6、s2.称取nahco3加入步骤s1得到的溶液中,室温继续搅拌,静置挥发。大约两周后,即可得到黄色块状晶体。所述黄色块状晶体为五核稀土单分子磁体。室温继续搅拌的时间优选为3h。

    7、五核稀土单分子磁体的合成路线如下式所示:

    8、

    9、上式中,配合物1为[dy5(mpcd)4(hmpcd)(hco3)6(ch3oh)(h2o)]·2h2o

    10、进一步的,上述的制备方法中,dycl3·6h2o、nahco3和有机配体h2mpcd的摩尔比1:1:2。

    11、进一步的,上述的制备方法中,dycl3·6h2o、ch3oh、ch3cn和nahco3的用量比为0.2mmol:5ml:10ml:0.4mmol。

    12、进一步的,每0.2mmol dycl3·6h2o分别对应加入ch3oh的量为5ml,ch3cn的量为10ml,nahco3物质的量为0.4mmol。

    13、本发明还提供了一种上述的五核稀土单分子磁体或上述制备方法制备得到的五核稀土单分子磁体在分子磁性材料中的应用。

    14、本发明采取常温搅拌法的合成策略,得到五核环状稀土单分子磁体,制备方法简单,原料易得,通过设计有机配体结构与稀土金属反应形成稀土金属配合物,丰富了稀土单分子磁体的结构类型,为其结构领域的探索提供了一个新的方向,所合成的化合物在高密度信息存储、量子计算等领域有着潜在应用价值。



    技术特征:

    1.一种五核稀土单分子磁体,其特征在于,所述五核稀土单分子磁体的金属离子呈环形状,具有单分子磁体行为,所述五核稀土单分子磁体属于三斜晶系,分子式为[dy5(mpcd)4(hmpcd)(hco3)6(ch3oh)(h2o)]·2h2o,空间群是p-1,晶胞参数是:α=92.153(4)°,β=105.959(4)°,γ=110.784(4)°,

    2.一种权利要求1所述的五核稀土单分子磁体的制备方法,其特征在于,包括:将dycl3·6h2o与有机配体h2mpcd混合溶解在ch3oh中,之后加入ch3cn,室温搅拌使溶液均匀、无沉淀;然后加入nahco3,继续搅拌,搅拌完成后,静置挥发,得到黄色块状晶体。

    3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,dycl3·6h2o、nahco3和有机配体h2mpcd的摩尔比1:1:2。

    4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,dycl3·6h2o、ch3oh、ch3cn和nahco3的用量比为0.2mmol:5ml:10ml:0.4mmol。

    5.权利要求1所述的五核稀土单分子磁体或权利要求2-4任一项所述的制备方法制备得到的五核稀土单分子磁体在分子磁性材料或分子记忆材料中的应用。


    技术总结
    本发明属于稀土金属配合物制备技术领域,公开了一种五核稀土单分子磁体、制备方法及其应用。本发明提供的制备方法为:将DyCl<subgt;3</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O与有机配体H<subgt;2</subgt;mpcd按照一定比例混合溶解在CH<subgt;3</subgt;OH中,之后加入CH<subgt;3</subgt;CN,室温搅拌5min使溶液均匀、无沉淀。然后称取NaHCO<subgt;3</subgt;加入烧杯,继续搅拌3h。搅拌完成后,静置挥发,大约两周后可以得到黄色块状晶体。该五核稀土配合物具有优良分子磁性,可应用于分子磁性材料、分子记忆材料的制备。

    技术研发人员:王金,李嘉欣,郑祺,孙程远,朱金丽,孙同明,王丹琪
    受保护的技术使用者:南通大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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