[发明专利]一种基于二苯乙烯二羧酸的多维镝基单分子磁体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于二苯乙烯二羧酸的多维镝基单分子磁体及其制备方法，其结构简式为Dy(SDA)(HCOO)，SDA为二苯乙烯二羧酸脱质子阴离子，HCOO为甲酸根阴离子。其中，镝离子为十二面体构型，通过SDA配体和甲酸根阴离子的羧基桥连，组装成二维金属层结构。借助SDA配体多齿螯合的特点，将金属层连接为三维多孔网状结构。对该单分子磁体进行磁性表征发现，在零外加磁场下配合物表现了明显的频率依赖和温度依赖的慢磁弛豫行为，实验有效能垒为183.8K，指前因子为5.85×10supgt;‑11/supgt;s，量子隧穿弛豫时间为0.015s。通过稳定性测定和磁学性能分析，该配合物是一例具有奇特结构和功能的单分子磁体。

技术领域

本发明属于镝基单分子磁性材料技术领域，主要是通过水热合成的方法制备结构特殊、高稳定性、磁学性质较为优异的多维镝基单分子磁体。

技术背景

单分子磁体(single-molecule magnets，SMMs)是一种特征有慢磁弛豫现象的磁性分子，在阻塞温度下表现单个自旋的磁滞效应，是纳米磁性材料中一个重要的研究领域(Chemical Society Reviews,2011,40(6),3266-3296；Chemical Society Reviews,2012,41(1),258-302)。相比传统磁性材料，单分子磁体的磁学性质源于孤立分子的慢磁弛豫，而非传统多原子团形成的磁畴间的协同作用，避免了超顺磁极限，有望成为一种新型的软磁性材料应用于超高密度信息存储、量子化学计算和分子自旋电子学等领域(Naturematerials,2008,7(3),179-186；Nano Letters,2011,11(7),2634-2639)。目前，磁学性能最为优异的单分子磁体是基于镝离子作为磁学中心的环戊二烯夹心型配合物(Science2018,362(6421),1400-1403；Nature 2017,548(7668),439-442)。该体系突出的磁学性质得益于轴向的环戊二烯在提供强配体场的同时产生了一定的空间位阻，避免了横向原子的键合，获得了显著的单轴磁各向异性。然而，环戊二烯类单分子磁体极差的稳定性，使其几乎丧失了实际应用的可能。在一些类似具有明确轴取向的低配位单分子磁体，虽然展现了较为优异的磁学性质，但在稳定性方面同样面临极大挑战。因此，在实现磁学性能提升的过程中，单分子磁体的化学稳定性成为不可回避的考虑因素，也成为该类分子基磁性材料实现应用的前提保障。

金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)也是近二十年来发展迅速的一类配合物，通过有机配体为支撑骨架，以金属离子为连接节点，形成了稳定性较强的三维多孔材料，在催化、储能和分离等邻域都有广泛应用(Chem.Rev.2022,122(9):9078–9144)。而借助金属有机框架材料结构特点，将金属节点选择为磁性金属离子，并优化支撑配体，在稳定框架中尽可能激发离子中心的磁学性能，实现在稳定的三维框架中制备性能较为优异的单分子磁体，是一条现实可行的研究思路。

发明内容

针对上述现有技术中的突出问题，本发明的第一个目的在于提供一种结构稳定磁学性质较为优异的多维镝基单分子磁体。

本发明的第二个目的在于为上述多维单分子磁体提供一种高产率的的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的多维镝基单分子磁体的结构简式为Dy(SDA)(HCOO)，SDA代表二苯乙烯二羧酸失去两个氢离子形成的负二价的羧酸阴离子配体，HCOO代表甲酸失去一个氢离子形成的负一价的甲酸根阴离子配体，与三价的镝离子平衡形成电中性框架配合物。所述配合物结晶于单斜晶系，属于P2₁/c空间群，晶胞参数为a＝1.70761(3)nm、b＝1.26957(2)nm、c＝0.687290(10)nm、α＝γ＝90°、β＝93.4730(10)°、V＝1.48726(4)nm³、ρ＝2.116g m^-3、μ＝27.18mm^-1、F(000)＝908。