基于含芴及咔唑基团有机配体的单分子磁体研究

研制和开发具有高各向异性能垒的单分子磁体对解决其在高密度的信息储存设备上的应用具有重要的科学意义和实用价值。本项目拟设计合成具有大位阻的一系列基于芴和咔唑共轭基团的有机配体，利用化学自组装技术构筑结构新颖的多核锰、钴、镝簇合物以及锰-铬和锰-铈异核簇合物。通过对化合物进行单晶结构和磁性质表征，明确具有大位阻的配体对簇合物的形成以及对簇合物中金属离子的易磁化轴排布的调控作用，深入了解位阻效应对提高单分子磁体各向异性能垒的机制，制备具有高能垒的单分子磁体。通过对化合物进行荧光性质表征，探讨其在发光材料领域的潜在应用。

分子基配位簇合物在分子磁体、磁制冷、催化及荧光等领域具有潜在的应用价值，受到人们的广泛关注。本项目旨在研究配体的位阻效应对簇合物的形成以及对簇合物磁性的调控作用。芴和咔唑是一类具有刚性平面联苯结构的有机分子，拟利用芴和咔唑基团的位阻效应，调控配位簇合物的结构和性质。共设计并制备了十余种含芴及咔唑基团的有机羧酸和有机膦酸配体。制备了N-咔唑乙酸、N-咔唑丙酸、N-咔唑甲基膦酸、N-咔唑乙基膦酸、N-咔唑丙基膦酸、9-甲基-9-芴基膦酸、9-甲基-9-乙基芴基膦酸、9-甲基-9-丙基芴基膦酸、2,7-二叔丁基-9-甲基-9-芴基膦酸等有机配体。采取溶液法和溶剂热法制备了含锰、钴、铁、铜、镍、镧以及钴-镧、镍-镧、锰-镧等簇合物约四十余种。研究发现簇合物的结构受到配体位阻和配体链长的影响，如在咔唑配体-Ni体系中，从甲基膦酸到丙基膦酸，所制备的簇合物分别为Ni12，Ni9和Ni8。还发现使用的金属离子原料不同，可以得到不同结构的簇合物，如咔唑丙基膦酸体系中，可以得到Co4Gd6和Co24Gd6的簇合物。.测试了配位簇合物的磁性质，发现Mn2，Cu2，Co4，Mn5，Mn6，Mn10等化合物中金属离子之间存在反铁磁性耦合，在Ni6Gd6异核簇合物体系中金属离子之间存在铁磁性耦合，并且在该体系中发现该类化合物可以作为磁制冷材料，为制备新的磁制冷材料提供了研究素材。测试了纯稀土簇合物如Tb4的荧光性质，发现该化合物具有长的荧光寿命，可以作为潜在的荧光材料。.在项目执行过程中，已经发表SCI研究论文9篇，包括Dalton Trans., CrystEngComm., RSC Advances, Eur. J. Inorg. Chem., Inorg. Chim. Acta, Inorg. Chem. Commun.等。随着研究工作的继续进行，我们相信在未来两年内会有更好的研究成果。