[发明专利]一种钆簇配合物磁制冷材料及合成方法

说明书

本发明公开了一种钆簇配合物磁制冷材料及合成方法。钆簇配合物化学式为{[Gd₂(CO₃)(ox)₂(H₂O)₂]·2H₂O}_n（ox为草酸基团）,分子式为：C₅H₈Gd₂O₁₅，分子量为：622.61，属于三斜晶系，P‑1空间群。将分析纯的碳酸钆和分析纯的二水合草酸，溶入蒸馏水中，室温搅拌一个小时，置于140℃的烘箱恒温四天，之后进行程序降温，得到无色块状晶体。在温度为2 K以及磁场为7 T时，{[Gd₂(CO₃)(ox)₂(H₂O)₂]·2H₂O}_n的磁熵值为58.50 J kg^–1 K^–1，能应用于超低温磁制冷。本发明具有工艺简单、化学组分易于控制、重复性好而且产量较高等优点。

技术领域

本发明属于配合聚合物制备技术领域，特别涉及一种钆簇配合物磁制冷材料{[Gd₂(CO₃)(ox)₂(H₂O)₂]·2H₂O}_n(ox为草酸基团)及合成方法。

背景技术

磁制冷只依赖于提供能量的磁场，无需添加其他制冷剂，此项技术应比传统的蒸汽压缩技术更环保。钆及其合金一直都是人们关注的焦点，主要是因为钆的4f层有7个未成对电子，具有高的自旋磁矩而导致磁热效应显著。因此，钆类簇合物分子磁体在低温和超低温冷却方面的应用得到了迅速的扩展。本发明通过钆构成的配位聚合物，并发现其具有较高的磁热熵，在磁制冷方面具有很大的应用潜力。

发明内容

本发明的目的就是提供一种钆簇配合物磁制冷材料及合成方法。

本发明的思路：利用碳酸钆和草酸通过水热法获得钆配合物。

本发明涉及的钆簇配合物化学式为{[Gd₂(CO₃)(ox)₂(H₂O)₂]·2H₂O}_n(ox为草酸基团)，属于三斜晶系，P-1空间群。在该配合物中不对称结构单元中，两个独立的Gd³⁺中心的配位环境不相同，一个Gd³⁺离子的九配位是来自于三个草酸基团的五个氧原子，一个碳酸基团上的两个氧原子和两个配位水分子；另一个Gd³⁺离子的九配位是来自于三个碳酸基团上的四个氧原子和三个草酸基团的五个氧原子。在该配合物的结构中，每一个碳酸基团连接一个Gd1离子和三个Gd2离子，通过碳酸基团上氧原子的μ⁴-η²:η²:η²桥连模式，形成无限的一维双边锯齿状的稀土碳酸链结构。双边锯齿状的稀土碳酸链连接草酸基团可以形成二维的层状结构，并进一步连接形成三维框架。晶体结构数据见表一，部分键长键角见表二。

表一：{[Gd₂(CO₃)(ox)₂(H₂O)₂]·2H₂O}_n的晶体参数