【摘要】：配位聚合物和分子磁性材料是當(dāng)前國際研究熱點,而將上述兩個熱門學(xué)科結(jié)合在一起的復(fù)合功能材料即為磁性配位聚合物。磁性配位聚合物因具有磁性雙穩(wěn)態(tài)和慢弛豫機制等特點,在量子計算、超高密度存儲材料等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景,近些年深受廣大科研人員們的喜愛。基于以下考慮選擇了兩個相似的有機配體L_1(L_1=四(4-吡啶氧基亞甲基)甲烷)和L_2(L_2=四(3-吡啶氧基亞甲基)甲烷):(a)含氮配體具有柔性,為合成具有可變構(gòu)像的配位聚合物提供基礎(chǔ);(b)配體的鏈較長,使金屬之間距離較大,進而阻止金屬離子間磁相互作用;(c)兩個配體的相似性很高,為研究磁構(gòu)關(guān)系奠定基礎(chǔ)。并且到目前為止,大多數(shù)研究工作對功能性配合物的磁性研究大都集中在鑭系元素上,而不是第一過渡系金屬元素。并且鈷離子在不同的配位聚合物中具有可變的磁各向異性,因此,基于鈷離子的配合物的研究具有重要意義。本課題的工作主要為以下兩個方面:(1)基于對含氮配體結(jié)構(gòu)的調(diào)控以調(diào)節(jié)配合物的結(jié)構(gòu)與磁性。通過使用兩種不同的配體,得到了兩種具有新的構(gòu)型的配位聚合物:[Co(NCS)_2(L_1)](Co-MOF-1)和[Co(NCS)_2(L_2)](Co-MOF-2)。Co-MOF-1是在三個方向上都具有孔道的三維結(jié)構(gòu),Co-MOF-2具有二維層結(jié)構(gòu),由于重疊堆積使得孔道變窄;并且對Co-MOF-1和Co-MOF-2做了溶劑吸附測試,表明Co-MOF-1和Co-MOF-2對甲醇和N,N,-二甲基甲酰胺(DMF)都有一定的吸附能力;磁性表征后利用Cole-Cole數(shù)據(jù)擬合得到Co-MOF-1和2的有效能壘(U_(eff)/k_B)分別為11.10 K和14.18 K。相應(yīng)的指前因子τ_0分別為1.52×10~-55 s和3.37×10~-66 s。結(jié)果表明通過使用不同的配體能夠調(diào)節(jié)配合物結(jié)構(gòu)與磁學(xué)性質(zhì)。(2)基于對客體分子的調(diào)控以調(diào)節(jié)配合物的磁性。為進一步探究配體L_2的多樣性,基于Co(Ⅱ)離子和L_2配體,通過改變?nèi)軇w系,合成了與Co-MOF-2結(jié)構(gòu)不同的新的配合物[Co(NCS)_2(L_2)]·2(H_2O)·CH_3OH(Co-MOF-3),單晶測試表明Co-MOF-3是在b軸方向具有孔道的三維結(jié)構(gòu);并且對Co-MOF-3做了溶劑吸附實驗,結(jié)果表明Co-MOF-3對甲醇和DMF都有一定的吸附能力;磁性表征后利用Cole-Cole數(shù)據(jù)擬合得到Co-MOF-3的有效能壘(U_(eff)/k_B)為13.46 K,對應(yīng)的指前因子τ_0為5.73×10~-66 s。通過對Co-MOF-3中客體分子的交換,繼而測試其磁動力學(xué)行為,結(jié)果表明,磁動力學(xué)行為都發(fā)生了一定的變化。Co-MOF-3吸附過甲醇樣品后,在600 Oe條件下,由單弛豫過程轉(zhuǎn)變?yōu)殡p弛豫過程;Co-MOF-3吸附過DMF樣品后,在600 Oe條件下,依然為單弛豫過程,但是其慢磁弛豫時間變的極短,難以測量。結(jié)果表明,通過對客體分子的調(diào)控能夠調(diào)節(jié)配合物的磁學(xué)性能。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O641.4;TQ317
【圖文】：

物的概念是 Robson 教授在 1989 年明確提出，是由中心鍵的形式自組裝而成。該材料不僅具有一維、二維或三性的特點。幾十年來，人們在配位聚合物方面的認識和一項科研成果的發(fā)表都是對配位聚合物的升華和開拓，科，可以說它是集無機化學(xué)、配位化學(xué)、材料化學(xué)、有化學(xué)以及拓撲學(xué)等眾多領(lǐng)域的最新成果。合物中很重要的一類便是金屬有機框架化合物（OF）。金屬有機框架化合物是通過金屬離子和有機配體多孔材料。由于配位聚合物所需要的金屬離子多、 有機樣 ，我們可以得到結(jié)構(gòu)和性能多種多樣的 MOF 材料。 1.1），例如超大的比表面積、大的孔隙率和可修飾處理得該材料在眾多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景, 如:催化、藥物傳送、學(xué)成像、氣體儲存與分離等，并獲得國內(nèi)外研究者的廣

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 有二維結(jié)構(gòu) MOF[14]問世，以均苯三甲酸工作由 Omar M. Yaghi 教授課題組所做， MOF-5 被報道，該配位聚合物是具有簡過渡金屬 Zn 合成，該結(jié)構(gòu)可看成是有機分有由碳與氧原子所固定的鋅原子。其骨架而且具有 55-61%的骨架空曠度，毫不夸張史有著重要而深遠的意義[15]。

圖 1.3 含 N 雜環(huán)類有機配體使用含氮雜環(huán)類配體合成配位聚合物也備受關(guān)注，許多研究者基于該類有機配體做出了相當(dāng)優(yōu)秀的工作。2018年 Cametti M.課題組[37]報道了第一個基于雙哌啶的及其顯著的動態(tài)和可調(diào)性質(zhì)的配位聚合物（如圖 1.4）。固體/液體和固體/蒸氣溶劑交換轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)出不常見的晶態(tài) - 非晶態(tài) - 晶態(tài)的轉(zhuǎn)化和選擇性吸附。晶態(tài) - 非晶態(tài)- 晶態(tài)的轉(zhuǎn)化，證明了這一配位聚合物高度的動態(tài)行為。

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本文編號：2801013