[发明专利]一种镝配合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种镝配合物及其制备方法和应用。镝配合物的结构简式为：[Hdmbpy][Dy(Hsubgt;2/subgt;dobdc)subgt;2/subgt;(Hsubgt;2/subgt;O)]·3Hsubgt;2/subgt;O，Hsubgt;2/subgt;dobdc配体为2,5‑二羟基对苯二甲酸失去两个质子的二价阴离子，Hdmbpy配体表示4,4'‑二甲基‑2,2'‑联吡啶得到一个质子的一价阳离子。本发明的镝配合物是由Hsubgt;4/subgt;dobdc、dmbpy和六水合硝酸镝经水热反应一步法得到的，反应原料容易获得，制备方法简单，产率高。该镝配合物具有铁磁性和零场下典型的单分子磁体慢弛豫行为，而且其晶体结构中含有亲水性孔道，在水环境中能够保持结构的稳定，可作为磁性和质子传导双功能材料使用，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种镝配合物及其制备方法和应用，属于功能配合物技术领域。

背景技术

由金属阳离子、二级建筑单元或簇合物和具有配位端基的多齿有机配体构成的金属有机框架配合物(MOFs)，具有组成多样、结构多样、功能设计丰富的特点，如今已在光学传感、燃料电池、自旋电子器件、药物载运、多相催化等方面展现出巨大的优势(Chem.Soc.Rev.2018,47,8611-8638；Coord.Chem.Rev.2019,378,365-381)。在同一配合物中集合两种及以上功能的高级材料吸引了越来越多的研究人员。在实际应用中，一个材料便可以实现多个任务(J.Am.Chem.Soc.2020,142,3970-3979；J.Mater.Chem.C 2020,8,16032-16041；Inorg.Chem.2021,60,17487-17497)。

三价镝离子和有机配体构筑的MOFs，一方面拥有镝离子较大的基态自旋和较强的本征各向异性，是分子磁性材料的最佳候选，在高密度数据存储、分子自旋电子器件方面具有潜在的应用前景(Chem.Commun.2016,52,4804-4807；Inorg.Chem.2020,59,11930-11934)。另一方面，MOFs高度可修饰的孔表面和精确的晶体结构为改善质子传导性能提供了很大的机会，同时为深入了解质子传递的机理提供了理想的晶体模型，可进一步促进MOFs在燃料电池方面的应用(Matter 2020,2,711-722；EnergyChem 2020,2,100029)。本发明的发明人发现，现有基于MOFs的磁性和质子传导双功能材料的研究还存在不足，比如材料的水稳定性较差、质子导电率低，使得材料的实用性受到一定的限制(Eur.J.Inorg.Chem.2021,2021,4610-4618；Adv.Mater.2020,32,e1907090)。因此，设计合成不同拓扑结构的新型镝配合物，创造利于质子转移的通道，同时实现磁性和质子传导的双功能材料具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种具有磁性和高质子导电率双重性能的结构稳定的镝配合物，可以作为兼有磁性和导电的新型多功能材料广泛应用于信息存储和燃料电池。

本发明的第二个目的在于提供一种上述的镝配合物的制备方法，该方法使用简单易得的原料，一步合成镝配合物，简单易行、产率高、成本低。

本发明的第三个目的在于提供一种上述的镝配合物的应用，将其作为铁磁性材料，在零场下即显示出单分子磁体慢弛豫行为；将其作为质子传导材料在高温高湿度环境下能够展现出很高的质子传导率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明所述的镝配合物，结构简式为：[Hdmbpy][Dy(H₂dobdc)₂(H₂O)]·3H₂O，其中：H₂dobdc配体表示2,5-二羟基对苯二甲酸(H₄dobdc)失去两个质子的二价阴离子；Hdmbpy配体表示4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶(dmbpy)得到一个质子的一价阳离子；Dy表示三价镝离子。