[发明专利]钴基单分子磁体合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及单分子磁体制备领域，尤其涉及一种钴基单分子磁体合成方法。

背景技术

单分子磁体其实是一种真正意义上纳米尺寸的分子磁体，系一类具有相同化学结构的分子的聚集体，通常以晶体的形式规则排列在晶格里，由于分子之间的磁交换很弱，弱到一般可能只存在偶极-偶极作用(dipole-dipole interaction)，所以认为宏观的磁行为就是仅由单个分子表现出来的磁行为。要得到具有“单分子磁体”行为的化合物，它们在磁性上必须满足以下两个条件：第一，具有大的自旋基态；第二，分子存在明显的负各向异性，也就是分子的磁各向异性(D_mol)值小于零。因此，如何提高现有单分子磁体的能垒或者说阻塞温度，就围绕在如何提高基态自旋值(S_T)和各向异性(D)上。大的基态自旋的产生来源于分子内铁磁相互作用或由于特定的拓扑结构而导致的自旋失措的结果。近些年来，化学工作者们设法合成出自旋多重度尽量高的多核簇基配合物分子，然后再使它们以自旋平行的方式进行组装。目前所发现的单分子磁体(SMM)主要包括Mn离子簇、Fe离子簇及其衍生物等二类，而对钴簇单分子磁体报道的比较少，这是因为二价钴单离子磁各向异性(D_ion)常常大于零，并通常决定性的导致D_mol＞0。钴簇化合物的控制合成本身来说是个挑战，在用溶液法合成钴基簇合物时，往往由于较受外界温度、空气气流等条件影响，不便控制合成，重复效果较差，以致常常仅能得到几颗测试单晶结构，连用来做基本测试性质的用量都不够。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺安全简单、重现性好的钴基单分子磁体合成方法，所得产品纯度高、晶体尺寸大、产率高。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：钴基单分子磁体合成方法，利用钴盐与2-羟基苯并咪唑配体，并由叠氮离子参与，在溶剂热体系或微波反应条件下制备钴基单分子磁体。

上述钴基单分子磁体合成方法，按以下步骤进行：

(1)将8mL含有Co(NO₃)₂·6H₂O 1mmol，NaN₃ 0.5mmol和2-羟甲基苯并咪唑0.5mmol的无水甲醇溶液，在空气中用磁力搅拌器搅拌5分钟；

(2)将反应物溶液转移到带聚四氟乙烯衬底的容器中，并用三乙胺调节pH至5-7后密闭，加热使其反应，然后在室温下冷却；

(3)将反应后的溶液过滤并用无水甲醇洗涤，即得红色六棱柱形状的晶体。

步骤(2)中所用容器为容积15毫升的水热反应釜，加热方式为直接加热容器使反应物溶液至140℃～160℃并保持72小时。

步骤(2)中所用容器容积60mL的消解罐，加热方式为在微波炉中辅助加热到100℃并保持1min，然后加热到120℃～140℃并保持10min。

微波炉中辅助加热的功率为300w、压强为3.2atm。

所得钴基单分子磁体的分子式为[Co₁₂(L)₁₅(N₃)₇](NO₃)₂·2(CH₃OH)·2(H₂O)，属于R-3空间群，其中L为2-羟甲基苯并咪唑配体，晶胞参数为α＝90(deg)，β＝90(deg)，γ＝90(deg)。