[发明专利]一种无机钆基配合物晶体的制备方法及其应用

说明书

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种无机钆基配合物晶体的制备方法及其应用，先将钆源、草酸尿素和水混合均匀得到混合物；再混合物装入带聚四氟乙烯反应釜的不锈钢高压反应容器中晶化得到结晶性良好的片状无色晶体；然后所得晶体依次经去离子水洗涤、抽滤，并在室温下干燥，即制备得到无机钆基配合物晶体，制备过程简单，原料易得，操作方便，重复性好，制备的无机钆基配合物晶体能作为磁制冷材料使用，环境友好。

技术领域：

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种无机钆基配合物晶体的制备方法及其应用。

背景技术：

制冷技术为人类日常生活及科学探究提供极大便利。然而，随着能源与环境问题的日益凸显，制冷技术也正面临新的挑战，如室温制冷方面，氟利昂替代工质的推广虽然不再破坏臭氧层，但制冷效率低、能耗大；低温制冷方面，液氦正愈发稀缺昂贵且循环使用率较低，这严重制约液氦低温制冷技术的广泛使用。相比于传统制冷技术，磁制冷作为一种以磁性固体材料为工质的新型制冷技术，具有高效节能、无污染、噪音小等优点。因此，磁制冷有望替代传统气体压缩和液氦制冷，是极具开发潜力的制冷技术。

磁制冷技术的基本原理就是借助磁性物质所表现出的磁热效应，通过等温磁化和绝热退磁过程的反复循环来实现制冷，磁工质的属性对制冷效果具有重要影响。近年来，随着晶体工程以及分子基磁体的发展，分子基低温磁制冷材料逐渐步入研究者的视野，并在十几年里获得迅猛发展，与合金等磁制冷材料相比，分子基材料在低温磁制冷方面优势如下：(1)结构更易于调控，磁构关系更易于研究；(2)单一分散的分子大小、形状和磁矩有效阻止了对磁熵的负效应；(3)在低温区，磁效应通常高于纳米磁体和合金。

目前报道的分子基低温磁制冷材料主要聚焦于钆基簇合物及配位聚合物，用于构筑钆基分子基低温磁制冷材料的配体主要是有机配体，尤其是羧酸配体。最近研究证明轻型无机配体也是构筑钆基分子基低温磁制冷材料的理想配体，无机配体的引入有利于目标产物磁密度及单位体积磁熵变的提高，尽管无机钆基分子基磁的合成及结构研究已被报道(Inorg.Chem.2011,50,836–846)，但其磁热效应并没有被研究。因此，设计一种新的无机钆基配合物晶体制备方法，基于晶体工程策略及分子层面的设计(无机配体的选择及优化组合)，实现无机钆基分子基磁制冷材料的构筑，为该类材料的设计合成及应用研究提供参考。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种性能优异的无机钆基配合物晶体制备方法及其应用，通过对无机配体氢氧根(-1价态)、硫酸根(-2价态)以及钆源(+3价态)的组装研究制备出无机钆基分子基磁制冷剂，制备的化合物在低温区(2-10K)具有非常高的磁熵变，能作为低温磁冷却剂。

为了实现上述目的，本发明制备无机钆基分子基材料的具体过程为：

(1)将0.1mmol钆源、1～1.5mmol草酸、0.25mmol尿素和10mL水混合均匀得到混合物；

(2)将步骤(1)制成的混合物装入带聚四氟乙烯反应釜的不锈钢高压反应容器中，在180℃晶化7天得到结晶性良好的片状无色晶体；

(3)将步骤(2)所得晶体依次经去离子水洗涤、抽滤，并在室温下干燥，即制备得到无机钆基配合物晶体。

本发明所述的钆源为硫酸钆八水合物；不锈钢反应釜的容积为20mL。