具有单分子磁体性质的双核钴配合物、合成方法及应用

技术领域

本发明属于分子磁学领域，具体涉及一种具有单分子磁体性质的双核钴配合物、合成方法及应用。

背景技术

单分子磁体(SMMs)由于其独特的磁性和量子特性，作为超高密度信息存储、量子计算、和分子器件等先进材料的候选材料而备受关注。单分子磁体的磁性来源于分子本身，是一种真正意义上具有纳米尺寸的分子磁体。单分子磁体不仅易于制备和纯化，而且其磁性质与分子结构关系密切，可以通过改变配体和中心金属原子来获得性质各异的单分子磁体。目前合成性能优异的单分子磁体以及深入研究单分子磁体的磁构关系仍然是单分子磁体的两大挑战。

单核或双核的过渡金属化合物非常有吸引力。对于这类简单的体系，其配位几何、金属中心周围的晶体场、两个自旋载流子之间的磁相互作用等均具有易调控的特点，非常便于系统地研究单分子磁体性质。了解过渡金属单分子磁体的结构和磁性之间的相关性将有利于我们对金属配合物中的自旋、磁各向异性以及慢磁弛豫行为进行更深入的研究与探索。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有单分子磁体性质的双核钴配合物、合成方法及应用，该配合物具有场致单分子磁体性质，能用于制备分子磁性材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种双核钴配合物，其分子式为{Co(napy)

本发明所述材料的晶体学参数为：晶体属于三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为

本发明较优公开例中，所述双核钴配合物中每一个钴离子分别与五个氮原子和一个氧原子进行配位，形成八面体配位构型。

本发明较优公开例中，所述双核钴配合物中两个钴离子之间通过两个二氰胺根相连。

本发明还有一个目的，在于公开了上述双核钴配合物的合成方法，包括以下步骤：

将CoCl

本发明较优公开例中，静置时间为7～9天，得到红色块状晶体。

本发明较优公开例中，所述每0.5mmol的CoCl

本发明所制备的双核钴配合物中两个钴离子之间存在铁磁相互作用，在外加磁场下表现出单分子磁体性质。

本发明具有以下有益效果：

本发明制备方法和工艺设备简单，操作简便，可控性好，重现性高。所得配合物在常温空气中稳定，纯度和产率较高。该配合物具有场致单分子磁体性质，可作为分子基磁性材料在高密度信息存储等领域使用。

附图说明

图1双核钴配合物{Co(napy)

图2双核钴配合物{Co(napy)

图3双核钴配合物{Co(napy)

图4双核钴配合物{Co(napy)

图5双核钴配合物{Co(napy)

图6双核钴配合物{Co(napy)

图7双核钴配合物{Co(napy)

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所用试剂均为市售，分析纯。

实施例1

取0.5mmol CoCl

实施例2

取0.5mmol CoCl

实施例3

取0.5mmol CoCl

本实施例3制备的双核钴配合物的产率约为75.5％。

本实施例3制备的双核钴配合物{Co(napy)

(1)晶体结构测定：

在显微镜下选取合适大小的单晶，室温下在Bruker SMARTApex IICCD单晶仪上，利用石墨单色化的钼靶测试结构。利用APEXII程序收集数据和确定晶胞。结构数据运用SAINT和SADABS程序进行归一化处理和吸收校正。运用SHELXTL-97程序进行结构解析。所有非氢原子坐标均由差值傅里叶合成法得到，应用全矩阵最小二乘法对原子坐标和各向异性温度因子进行校正，全部氢原子利用理论加氢。图1所示为双核钴配合物{Co(napy)

表1：双核钴配合物{Co(napy)

表2：双核钴配合物{Co(napy)

所述双核钴配合物中每一个钴离子分别与两个napy配体的两个氮原子和三个二氰胺根的三个氮原子以及一个水分子的氧原子进行配位，形成八面体配位构型。该配位构型由Shape软件进行计算而得(表3)。

表3：双核钴配合物{Co(napy)

(2)粉末X-射线衍射测定相纯度

使用Bruker D8 Advance粉末X-射线衍射仪对本实施例所得的红色块状晶体产物的相纯度进行表征。如图2所示，理论数据是利用Mercury软件对单晶结构数据模拟得到的。结果显示所述的双核钴配合物具有可靠的相纯度，为其在分子基磁性材料的应用提供保障。

(3)磁学性能表征：

磁性测量采用超导量子干涉仪Quantum Design MPMS SQUID VSM磁测量系统。直流磁化率的测试温度为2.0～300K，磁场为1000Oe。磁化强度的测试温度为1.8K，3K和5K，磁场为0～7T。交流磁化率使用的频率范围为1～1000Hz，温度范围是2.0～5.0K，外加直流磁场为1000Oe。

如图3所示，在1000Oe的外加直流磁场下，当温度达到300K时，配合物的χ

交流磁化率的测试显示，在1.8K时，配合物在外加磁场下表现出频率依赖的虚部磁化率信号(图5)。在1000Oe的外加磁场下，配合物的虚部交流磁化率表现出显著的频率依赖(图6)和温度依赖(图7)。

综合上述现象，本发明所制备的钴配合物在外加磁场下可表现慢弛豫行为，具有单分子磁体特征，可作为分子基磁性材料在高密度信息存储设备使用。