[发明专利]一种混合金属离子单分子磁体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合金属离子单分子磁体及其制备方法，特别涉及含镝和铁混合金属离子的单分子磁体及其制备方法，确切地说是一种镝-铁氰化合物单分子磁体及其合成方法，属于磁性存储材料领域。

背景技术

单分子磁体(Single-Molecule Magnets，简称SMMs)是一种特殊的分子磁性材料，存在宏观磁体的经典性质和量子效应共存的情况，因此可用来研究在宏观尺度上量子力学行为与经典力学行为的转换。SMM单个分子就可以看作一个超小的磁体，可以用来存储信息。理论上讲，每个分子可以存储一比特的信息。SMMs比通常的磁体小很多，意味着更强的信息存储能力，因此在超密存储和量子计算等领域展现出广阔的应用前景，具有明显的巨大商业和产业价值。

SMMs领域最著名的两个体系是氧桥连的Mn12和Fe8簇状化合物。意大利的Gattaschi和美国的Christou研究组在探索和拓展Mn12系列的单分子磁体中作出了卓越贡献。其他具有SMMs性质的还有Fe系、V系、Co系和Ni系的同金属簇合物以及异金属离子簇合物。近几年，还有研究者将具有较大各向异性的稀土离子引入该领域，尤其是Dy离子备受青睐，得到了数例具有SMM性质的化合物。

将镧系金属离子和过渡金属离子结合到同一配合物，形成3d-4f单分子磁体，也称为3d-4f配合物，具有以下几大优点：(1)许多镧系离子本身具有较大的基态自旋，而且在3d-4f配合物中，3d金属离子和4f金属离子之间通常为较强的铁磁交换作用，这有利于使目标产物具有较大基态自旋，从而有利于单分子磁体的生成。(2)在15种镧系离子之中，除了La^III、Lu^III和Gd^III之外，其他12种镧系离子均显示磁各向异性。因此，在3d-4f配合物中，镧系离子可以作为提供各向异性的重要组成部分。这也解决了单一过渡金属配合物难于同时获得大的基态自旋和大的负各向异性的问题。(3)过渡金属配合物往往需要形成4核以上的高核簇才可能成为单分子磁体，而3d-4f配合物分子中含有较少的金属离子时，就有可能成为单分子磁体。其中铁氰根具有强烈的桥联配位作用，得到了深入的研究，合成了一系列的双核、三核、一维、二维和三维配合物。研究表明，是否具有单分子磁体的性质与配合物的结构密切相关。具有单分子磁体性能的配合物目前没有相应的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合金属离子单分子磁体及其合成方法，所述混合金属离子单分子磁体可以应用于新型的磁存储材料；且方法简单，容易实现，成本低。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种混合金属离子单分子磁体，其化学式为：Dy(DMF)₄(H₂O)₃Fe(CN)₆·H₂O；化学名称为：一水·[四(N,N-二甲基甲酰胺)·三水·铁氰合镝(III)]，简称配合物；分子结构式如下：

其中，DMF为N,N-二甲基甲酰胺。

所述混合金属离子单分子磁体的制备方法，步骤如下：

将硝酸镝和铁氰化钾水溶液均匀混合后，加入喹啉-2-甲酸的DMF溶液，常温搅拌1小时，过滤，滤液在常温下静置，析出晶体，即为所述的混合金属离子单分子磁体；

其中，硝酸镝、铁氰化钾和喹啉-2-甲酸的物质的量比为1:1:1，喹啉-2-甲酸的DMF溶液浓度为0.1mmol/mL。

有益效果

(1)单分子磁体的合成与性能开发研究了多年，研究成果表明稀土离子Dy^III的配合物在提高单分子磁体阻塞温度方面有可能取得突破。选择合适的配体制备具有单分子磁体性能的配合物是该领域的难点。本发明以简单的Dy^III盐和便宜的铁氰化钾为原材料，合成的配合物产率高，晶体质量好，有大规模生产的价值。

(2)本发明所述混合金属离子单分子磁体具有单分子磁体的性能，可以应用于新型的磁存储材料。

(3)本发明所述方法简单，容易实现，成本低。

附图说明

图1是本发明所述配合物的单晶衍射图；

图2是本发明所述配合物的χ_MT～T曲线；

图3是本发明所述配合物在10～70kOe，温度范围2～10K时，磁化强度M～H T^-1的关系曲线；