[发明专利]双功能分子磁体材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分子磁性材料的制备方法，属于功能材料合成技术领域。

背景技术

分子磁性材料的研究已经成为了一个跨越物理、化学、材料科学、生命科学以及信息科学等诸多学科的最为活跃的前沿研究领域之一。分子磁性材料由于在尺寸上突破传统磁性材料的限制，可以在微尺度上发挥开关、传感、显示等功能，还能作为超高密度的磁存储材料，是有望在传感速度快、存储密度高的材料研究领域取得重大突破的一类材料。2010年由北京大学化学与分子工程学院、北京分子科学国家实验室以及稀土材料化学与应用国家重点实验室组织承办的“第十二届国际分子磁体会议”（The12thInternationalConferenceonMolecule-BasedMagnets）在北京举办，这充分体现了我国对分子磁体研究的重视以及在该领域取得的成果。目前在分子磁性材料领域有两类具有巨大应用前景的分子基材料：自旋转换材料和单分子磁体。

随着信息技术发展，现如今单一功能的分子磁性材料已很难满足当代人们越来越大的需求。自旋转换和单分子磁是当前分子磁性材料研究的热点，是今后开发出存储密度高，传感速度快的分子材料和分子器件的重要突破口。

早在2003年，著名自旋转换现象研究专家JoséA.Real就对自旋转换材料中引入其他物理性能提出了设想，认为在自旋转换材料中引入其它分子磁性例如磁有序、单分子磁、单链磁等将会是下一代自旋转换材料发展的方向，必将开拓出分子基材料的新领域、揭示一些新的磁现象和相关规律，这种新的材料将会在分子器件、分子开关、信息储存等领域具有重要的应用前景，有可能集记忆、计算、显示等多种功能于一身。但是至今，国内外有关此方面的研究尚停滞不前。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种双功能分子磁体的合成方法，在自旋转换体系中引入单分子磁性能的研究，首次实现将分子磁体与资源转换两种功能于一体，这在分子磁性材料中又是一重大突越。

本发明拟提出阴阳离子对分子设计思路，即将经典的具有自旋转换功能的Co²⁺阳离子和具有单分子磁功能的稀土[Dy(CO₂)₄]^-阴离子结合，制备阴阳离子对自旋转换和单分子磁的双功能分子磁性材料。通过研究这一前所未有的磁现象，揭示一些新的规律，建立一套新现象的研究方法，明确构效关系，为设计和开发下一代自旋转换材料提供新思路。

为解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：

一种双功能分子磁体材料，其特征在于：所述双功能分子磁体材料结构式为[Co(4-Cl-PH-terpy)₂][Dy₃(p-NO₂-PHCOO)₁₄]，其中Dy为稀土金属镝离子，Co为过渡金属离子，p-NO₂-PHCOO为对硝基苯甲酸阴离子，4-Cl-PH-terpy为4-（4-氯苯基）-三联吡啶。

所述双功能分子磁体材料属于三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=17.185(9)?,b=17.546(4),c=21.931(7),α=98.8092,β=100.6059,γ=108.5375,晶胞体积为6002.179?³。此材料集缓慢弛豫与自旋转换两种功能于一体，很好的实现了双功能分子磁体的特征。

一种双功能分子磁体材料的合成方法，其步骤为：首先将CoCl₂·6H₂O、4'-(4-氯苯基)-2,2':6',2''-三联吡啶、10mlH₂O、，震荡30mins至完全溶解后移入23ml聚四氟乙烯反应釜，以构建阳离子模块；再加入Dy₂O₃、对硝基苯甲酸，以构建阴离子模块，于马弗炉中180℃反应3天；CoCl₂·6H₂O、4'-(4-氯苯基)-2,2':6',2''-三联吡啶、Dy₂O₃、对硝基苯甲酸最佳摩尔反应比为：1:2:1:8。