CN107652440A - 一种二维自旋交叉分子磁性材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于V‑型双齿吡啶酰胺配体的二价铁二维自旋交叉配位聚合物磁性材料，是由[FeL2(SCN)2](L代表5‑甲基‑1,3‑苯二甲(双‑4‑吡啶基)酰胺)中性二维网、结晶水分子、结晶甲醇分子构成。本发明的优点是：该二维配位聚合物可以通过温度的变化或者光辐射来实现高低自旋转换，是一种典型的温度、光照双重控制自旋交叉分子磁性材料，在分子热磁和光磁开关材料方面具有潜在的应用价值。

Description

一种二维自旋交叉分子磁性材料及其制备方法
技术领域
本发明属于分子磁性材料中自旋交叉磁性材料的合成技术领域，具体涉及一种基于V-型双齿吡啶酰胺配体的二价铁二维自旋交叉配位聚合物磁性材料及其制备方法。
背景技术
在过去的二三十年中，分子基磁性材料得到了非常迅速地发展。通常，分子基材磁性料被定义为， 通过分子或带电分子组合出主要具有分子框架结构的有用磁性物质。不同与传统的磁性材料，分子基磁性材料具有体积小、相对密度轻、结构多样化、易于复合加工成型等优点, 有可能作为制作航天器、微波吸收隐身、电磁屏蔽和信息存储的材料。作为一种新型的软材料, 分子基磁性材料已经引起了越来越多的来自化学家、物理学家、材料学家以及生物学家的重视。
1993年，分子磁学家Kahn发现了第一个具有跨越室温的滞后回线的热滞自旋转换分子基材料。该自旋转换过程伴随着高自旋无色到低自旋有色的变化，正是由于体系在室温时磁矩和颜色都有双稳态，才开启了自旋转换体系用作信息存储材料的研究。近年来，人们对分子磁性材料中的自旋交叉材料的兴趣与日俱增，主要是因为如果这类自旋交叉分子磁性材料中的自旋转换是可逆的， 并伴随着一些滞后现象和颜色的变化，将会使得这一的体系具有一种记忆效应，而且这种效应可以在配位单元中得到放大，并可能赋予体系光、热、电、磁等特殊功能 (A. Cornia,; M. Mannini, P. Sainctavit, R. Sessoli, Chem.Soc. Rev. 2011, 40, 3076; Spin-crossover materials (Ed.: M. Halcrow), Wiley,Chichester, 2013, ISBN 9781119 998679; V. Meded, A. Bagrets, K. Fink, R.Chandrasekar, M. Ruben, F. Evers, A. Bernand-Mantel, J. S. Seldenthuis, A.Beukman, H. S. J. van der Zant, Phys. Rev. B, 2011, 83, 245415; E. Collet, L.Henry, L. Píro-Lypez, L. Toupet, J. A. Real, Curr. Inorg. Chem. 2016, 6, 61;A. C. Aragonés, D. Aravena, J. I. Cerdá, Z. Acís-Castillo, H. Li, J. A. Real,F. Sanz, J. Hihath, E. Ruiz, I. Díez-Pérez, Nano Lett., 2016, 16, 218.；M. G.Cowan, J. Olgün, S. Narayanaswamy, J. L. Tallon, S. Brooker, J. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 2892)。过渡金属自旋交叉配合物具有双稳态，在一种持久外界微扰下（如温度、压力、光辐射等），就可能发生一种稳态向另一种稳态的转变，从而起到信息存储和开光的作用。利用这些性质，可以将自旋交叉分子磁性材料做成各种显示器的活性分子器件， 温度传感器件、光开关及信息记忆存储等多种分子基材料器件。然而，设计和构筑这类具有特殊结构和性能的双稳性自旋交叉分子磁性材料，特别是具有多种微扰因素调控的自旋转换配合物仍然面临很大的挑战性。因此，对这类材料的研究和探索，对于分子基磁性材料领域特别是双稳态自旋交叉磁性材料领域有着非常重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种二维自旋交叉分子磁性材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种二维自旋交叉分子磁性材料，所述材料的分子式C42H40FeN10O8S2；化学式为：[FeL2(SCN)2]n·2nH2O·nCH3OH (L 代表5-甲基-1,3-苯二甲双-4-吡啶基酰胺)。
所述磁性材料的晶体结构为：晶体属于单斜晶系，空间群为P2(1)/n，晶胞参数为a= 8.3685(5) Å，b = 17.9701(10) Å ， c = 14.8291(11) Å, α ＝ 90°，β ＝103.411(7)°，γ＝ 90°。
所述磁性材料的制备方法为：
S1、将硫氰酸亚铁的甲醇溶液，逐滴加入到配体L的DMF溶液中，混合溶液室温下搅拌几分钟后，过滤掉不溶性物质；
S2、将滤液置于医用敞口小玻璃瓶中，然后将小玻璃瓶竖直立于装有乙醚的锥形瓶中，用磨口玻璃塞将锥形瓶封闭。大约一个月后在小玻璃瓶底部析出黄色块状晶体；
S3、将步骤S2所得的晶体分离出来，用甲醇洗涤，自然干燥，得成品。
本发明的优点是：该二维配位聚合物可以通过温度的变化或者光辐射来实现高低自旋转换， 是一种典型的温度、光照双重控制自旋交叉分子磁性材料，在分子热磁和光磁开关材料方面具有潜在的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例一种二维自旋交叉分子磁性材料的二维网状结构。
图2为本发明实施例一种二维自旋交叉分子磁性材料的变温磁化率图和光照下变温磁化率图。
图3为为本发明实施例一种二维自旋交叉分子磁性材料及其制备方法经X-射线单晶衍射仪进行结构表征的晶体学结构参数。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种二维自旋交叉分子磁性材料，所述材料的分子式C42H40FeN10O8S2；化学式为： [FeL2(SCN)2]n·2nH2O·nCH3OH (L 代表5-甲基-1,3-苯二甲双-4-吡啶基酰胺)。
所述磁性材料的晶体结构为：晶体属于单斜晶系，空间群为P2(1)/n，晶胞参数为a= 8.3685(5) Å，b = 17.9701(10) Å ， c = 14.8291(11) Å, α ＝ 90°，β ＝103.411(7)°，γ＝ 90°
提供了一种二维自旋交叉分子磁性材料的制备方法,包括如下步骤：
S1、将硫氰酸亚铁（17.2 mg， 0.1mmol）的甲醇溶液 3ML，逐滴加入到配体L（66.4 mg,0.2mmol）的DMF溶液3 ML中，混合溶液室温下搅拌几分钟后，过滤掉不溶性物质；
S2、将滤液置于医用敞口小玻璃瓶中（溶液体积大约占玻璃瓶容积的四分之一左右），然后将小玻璃瓶竖直立于装有乙醚的锥形瓶中，用磨口玻璃塞将锥形瓶封闭。大约一个月后在小玻璃瓶底部析出黄色块状晶体。分离出得到的晶体用甲醇和水洗涤，空气中自然干燥；
S3、将步骤S2所得的晶体分离出来，用甲醇洗涤，自然干燥，得成品。
将制备所得材料用磁化率仪进行磁学性质的测量，测量结果见图2；用X-射线单晶衍射仪进行结构表征，所得材料的晶体学结构参数见图3。

Claims (7)

1.一种二维自旋交叉分子磁性材料，所述材料的分子式C42H40FeN10O8S2；化学式为：[FeL2(SCN)2]n·2nH2O·nCH3OH，所述磁性材料的晶体结构为：晶体属于单斜晶系，空间群为P2(1)/n，晶胞参数为a = 8.3685(5) Å，b = 17.9701(10) Å ， c = 14.8291(11) Å, α＝90°，β＝103.411(7)°，γ＝ 90°；所述磁性材料的结构见图1。
2.如权利要求1所述的一种二维自旋交叉分子磁性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将硫氰酸亚铁的甲醇溶液，逐滴加入到配体L的DMF溶液中，混合溶液室温下搅拌几分钟后，过滤掉不溶性物质；S2、将滤液置于医用敞口小玻璃瓶中，然后将小玻璃瓶竖直立于装有乙醚的锥形瓶中，用磨口玻璃塞将锥形瓶封闭，几周后在小玻璃瓶底部析出黄色块状晶体；S3、将步骤S2所得的晶体分离出来，用甲醇洗涤，自然干燥，得成品。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述L代表代表5-甲基-1,3-苯二甲双-4-吡啶基酰胺。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述DMF代表N,N-二甲酰胺。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硫氰酸亚铁的物质的量为0.1mmol，质量为17.2 mg；所述甲醇的用量为3ML；所述L的物质的量为0.2 mmol, 质量为66.4 mg,；所述DMF的用量为3ML。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述医用敞口小玻璃瓶中溶液体积大约占玻璃瓶容积的四分之一左右。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述小玻璃瓶置于锥形瓶的时间为3-4周。
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