[发明专利]一种具有磁制冷效应的二维钆基化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有磁制冷效应的二维钆基化合物及其制备方法。二维钆基化合物为结晶于三斜晶系空间群的二维配位聚合物；其结构中H₃ipO配体的酚氧原子桥连两个分别为单帽三棱柱与单帽四方反棱柱配位几何构型的Gd³⁺离子而形成[Gd₂(ipO)₂(DMF)(H₂O)]次级结构单元，随后相邻的双核单元通过羧氧原子与Gd³⁺离子间的配位键而形成二维层状结构；以Gd(NO₃)₃·6H₂O与H₃ipO配体为原料，以水与DMF为混合溶剂，以吡啶作为脱质子碱，通过高温溶剂热法而制得。本发明二维钆基化合物原料易得、制备简单、稳定性好，且表现出优良的磁制冷效应，在分子基磁制冷材料领域中具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及分子基磁制冷材料的制备，特别是一种具有优良磁致冷效应的二维钆基配位聚合物及其制备方法。

技术背景

磁致冷效应，又称磁卡效应，即绝热过程中铁磁体或顺磁体的温度随外加磁场强度的改变而变化的现象。当顺磁性材料处于零外场时，其离子或原子磁矩处于无序态，若施加外磁场，原子的磁矩将沿外场取向排列，系统磁有序度加强，磁熵减小，对外放热量；若将其去磁，则磁有序度下降，磁熵增大，此时需从外界吸收热量，因而表现出制冷效应。

磁制冷技术最早使用的材料是顺磁性的盐类，随后发展到多种类型的金属单质、金属间化合物与合金等。而自2000年，Torres及其合作者首次报道了具有磁致冷效应的的{Mn₁₂}配合物以来，以此类金属配合物为主要表现形式的分子基磁性材料，相对于传统磁制冷材料合金，其独特的结构组成可以通过实现长程有序避免磁熵变(ΔS_m)的减小，具有潜在的磁冷效应，更容易实现超低温，表现出巨大的应用前景。

稀土Gd³⁺离子的居里温度(293K)恰好在室温附近，表现为磁各向同性，在弱磁场作用下即可以实现分子的自旋极化。同时其4f电子层上有7个未成对电子，形成配合物后能保证较高的自旋基态值，因而成为合成磁制冷配合物的最佳候选金属离子之一。另一方面，为尽可能获得高的金属离子与配体的质量比，保证系统具有较大的磁密度，采用体积小且含磁传递基团的有机配体来进行配位聚合物的组装是获得优良分子基磁致冷材料的有效策略。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，提供一种具有磁制冷效应的二维钆基化合物及其制备方法。

本发明涉及的具有磁制冷效应的二维钆基化合物，其化学式组成为[Gd₂(ipO)₂(DMF)(H₂O)]_n，其中H₃ipO为2-羟基异酞酸配体，DMF为N，N-二甲基甲酰胺。该钆基二维配位聚合物属于三斜晶系，空间群为Pi^-，晶胞参数为：α＝84.075(5)°，β＝79.637(5)°，γ＝72.954(5)°；Z＝2，D_c＝2.497g·cm^-3，μ＝6.544mm^-1，爪000)＝720，R₁＝0.0277[I＞2σ(I)]，wR2＝0.0688[I＞2σ(I)]。