[发明专利]一种Mn的有机配位零维单分子磁体材料、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于分子基材料技术领域，设计金属-有机配位聚合物材料，特别是一种零维单分子磁体的制备方法及其应用。

背景技术

单分子磁体研究(Single-Molecule Magnets，SMMs)是近年来兴起的新型研究领域。单分子磁体是介于分子基磁体和纳米磁性材料之间的新型材料。单分子磁体由于本身结构为独立的纳米磁单位,具有众多特异的性能,所以成为了研究热点。1993年，Sessoli研究小组发现了首例单分子磁体[Mn₁₂O₁₂(O₂CMe)₁₆(H₂O)₄]·2(CH₃COOH)·4H₂O参见Sessoli R等,J.Am.Chem.Soc.1993,115,1804。此后Sessoli和Girolami等人对单分子磁体的特征与性质进行了系统研究和分析，参见Girolami G S等，Science1995,268,397，单分子磁体逐渐成为二十一世纪国际新兴的前沿研究领域之一。单分子磁体受到了目前单分子磁体主要由Mn、Co、Cu等过渡金属单分子磁体，Dy、Tb等稀土金属单分子磁体以及3d-4f（过渡-稀土）金属单分子磁体组成。单分子磁体具有量子隧道磁化效应和量子干涉效应等独特性质，使它们有可能在量子计算机等多方面得到广泛的应用。单分子磁体材料，由于其巨大的表面/体积比引起的特殊的尺寸效应或量子效应，以及其微小的尺度带来的响应时间、能量损耗和传输效率的改善而有望成为超高信息密度存储材料。因此，该类分子的相关研究引起了世界各国的广泛重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零维单分子磁体磁性材料、制备方法及其应用。

本发明的零维单分子磁体磁性材料，其特征在于，化学式为：

[Mn₇(L)₁₂]·(ClO₄)₃，L为有机配体2-乙基-4,5-二羟甲基咪唑。

二级结构单元为：晶体属于三方晶系，空间群为R(3)，晶胞参数为：α=β=90°，γ=120°；从连接构筑的角度看，该单分子磁体有三种构型的锰：一个处于中心位置的锰记为Mn1，其余六个锰记为Mn2、Mn2A、Mn2B、Mn3、Mn3A、Mn3B位于外围，六个外围锰中Mn2、Mn2A、Mn2B的构型与连接方式相同，Mn3、Mn3A、Mn3B的构型与连接方式相同，其中，Mn1通过μ₃-O与其他六个锰离子相连，其他六个锰之间通过μ₂-O和μ₃-O相连，Mn均为六配位，形成扭曲的八面体构型。

其中有机配体2-乙基-4,5-二羟甲基咪唑的化学结构式为：

本发明零维单分子磁体的合成方法，包括以下步骤：

在封闭状态下，有机配体L（2-乙基-4,5-二羟甲基咪唑）与高氯酸锰在乙醇或甲醇中经由热反应得到零维单分子磁体材料的晶体；其中所述的有机配体L(2-乙基-4,5-二羟甲基咪唑)与高氯酸锰的摩尔比为（0.5～3）:1，每0.03毫摩尔有机配体L对应乙醇或甲醇2-4mL。

所述热反应的反应条件为40℃-80℃，反应时间为2-4天，优选3天。经由热反应3天得到针状晶体。

此单分子磁体锰离子间存在较大的铁磁耦合作用，可用作分子基磁性材料。

本发明单分子磁体材料在材料方面具有铁磁性质，可用作分子基磁性材料，在材料科学领域具有良好的应用前景。

附图说明

附图1[Mn₇(L)₁₂]·(ClO₄)₃中[Mn₇(L)₁₂]的晶体结构图。

附图2[Mn₇(L)₁₂]·(ClO₄)₃的摩尔磁化率曲线图。

附图3[Mn₇(L)₁₂]·(ClO₄)₃的变场磁化率曲线图。

具体实施方式

下面结合附图说明对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1