[發明專利]鈷基單分子磁體合成方法

有效

• 申請號: 201510524227.0
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105070497B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 周艷玲;劉先榮;王強心
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/053
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司45104
• 代理人: 楊立華

技術領域

本發明涉及單分子磁體制備領域，尤其涉及一種鈷基單分子磁體合成方法。

背景技術

單分子磁體其實是一種真正意義上納米尺寸的分子磁體，系一類具有相同化學結構的分子的聚集體，通常以晶體的形式規則排列在晶格里，由于分子之間的磁交換很弱，弱到一般可能只存在偶極-偶極作用(dipole-dipole interaction)，所以認為宏觀的磁行為就是僅由單個分子表現出來的磁行為。要得到具有“單分子磁體”行為的化合物，它們在磁性上必須滿足以下兩個條件：第一，具有大的自旋基態；第二，分子存在明顯的負各向異性，也就是分子的磁各向異性(D_mol)值小于零。因此，如何提高現有單分子磁體的能壘或者說阻塞溫度，就圍繞在如何提高基態自旋值(S_T)和各向異性(D)上。大的基態自旋的產生來源于分子內鐵磁相互作用或由于特定的拓撲結構而導致的自旋失措的結果。近些年來，化學工作者們設法合成出自旋多重度盡量高的多核簇基配合物分子，然后再使它們以自旋平行的方式進行組裝。目前所發現的單分子磁體(SMM)主要包括Mn離子簇、Fe離子簇及其衍生物等二類，而對鈷簇單分子磁體報道的比較少，這是因為二價鈷單離子磁各向異性(D_ion)常常大于零，并通常決定性的導致D_mol＞0。鈷簇化合物的控制合成本身來說是個挑戰，在用溶液法合成鈷基簇合物時，往往由于較受外界溫度、空氣氣流等條件影響，不便控制合成，重復效果較差，以致常常僅能得到幾顆測試單晶結構，連用來做基本測試性質的用量都不夠。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種工藝安全簡單、重現性好的鈷基單分子磁體合成方法，所得產品純度高、晶體尺寸大、產率高。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：鈷基單分子磁體合成方法，利用鈷鹽與2-羥基苯并咪唑配體，并由疊氮離子參與，在溶劑熱體系或微波反應條件下制備鈷基單分子磁體。

上述鈷基單分子磁體合成方法，按以下步驟進行：

(1)將8mL含有Co(NO₃)₂·6H₂O 1mmol，NaN₃ 0.5mmol和2-羥甲基苯并咪唑0.5mmol的無水甲醇溶液，在空氣中用磁力攪拌器攪拌5分鐘；

(2)將反應物溶液轉移到帶聚四氟乙烯襯底的容器中，并用三乙胺調節pH至5-7后密閉，加熱使其反應，然后在室溫下冷卻；

(3)將反應后的溶液過濾并用無水甲醇洗滌，即得紅色六棱柱形狀的晶體。

步驟(2)中所用容器為容積15毫升的水熱反應釜，加熱方式為直接加熱容器使反應物溶液至140℃～160℃并保持72小時。

步驟(2)中所用容器容積60mL的消解罐，加熱方式為在微波爐中輔助加熱到100℃并保持1min，然后加熱到120℃～140℃并保持10min。

微波爐中輔助加熱的功率為300w、壓強為3.2atm。

所得鈷基單分子磁體的分子式為[Co₁₂(L)₁₅(N₃)₇](NO₃)₂·2(CH₃OH)·2(H₂O)，屬于R-3空間群，其中L為2-羥甲基苯并咪唑配體，晶胞參數為α＝90(deg)，β＝90(deg)，γ＝90(deg)。