[0025] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。
[0026] 实施例1
[0027] 1)称取2-吡啶甲醛0.1071g(1mmol)溶于5mL乙腈中,0.0451g(0.5 mmol)1,3-二氨基-2-丙醇溶于5mL乙醇中,待完全溶解之后,将2-吡啶甲醛的乙腈溶液缓慢加入到1,3-二氨基-2-丙醇的乙醇溶液中,混合均匀,得到醛胺混合液,备用;
[0028] 2)称取金属盐Dy(NO3)3·6H2O(0.1mmol,45.6mg)加入体积约为20 mL的玻璃瓶中,用移液枪吸取1mL上述醛胺混合液加入到玻璃瓶中,再向其中加入1.5mL的乙腈,使得玻璃瓶内乙醇和乙腈的体积比为1:4(分别为0.5mL和2mL),随后再向其中加入6μL三乙胺,摇匀(此时溶液的 pH=7.5);然后用铝箔纸封好玻璃瓶瓶口,盖上瓶盖,将玻璃瓶置于烘箱中于60℃条件下反应24h,取出,用棉絮包裹放在泡沫箱中降至室温,得到无色长条状晶体。产率约为20.8%(以Dy的量计算)。元素分析% (C18H22Dy2N10O14),理论值:C,23.31,H,2.39,N,
15.10;实验值:C, 23.43,H,2.48,N,15.17。
[0029] 对本实施例所得产物进行表征:
[0030] 1)红外表征:
[0031] 用Perkin-Klmer公司的Spectrum Two FT-IR Spectrometer傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片),对本实施例制得的产物进行红外分析,所得红外光谱数据如下:
[0032] IR(KBr,cm-1):3782(w),3508(s),2937(w),2511(w),1658(m), 1499(s),1384(s),1288(s),1044(m),774(m),422(w)。
[0033] 2)晶体结构解析
[0034] 选取尺寸适中的无色长条状晶体置于安捷伦公司SuperNova单晶衍射仪上,采用石墨单色化的 射线进行单晶测试。本实施例所得产物的初始晶体结构均采用SHELXS-97直接法解出,几何加氢,非氢原子坐标及各向异性热参数采用SHELXL-97均经全矩阵最小二乘法精修。所得晶体学和结构精修数据如下述表1所示,部分键长键角数据分别如下述表2和表3所示,所得无色长条状晶体的化学结构如图1所示,确定所得的无色长条状晶体为本发明所述的2-吡啶甲醛缩1,3二氨基 -2-丙醇双核镝簇合物[Dy2(C9H12N3O)2(NO3)4]。
[0035] 由图1可知,簇合物是由两个配体、两个DyIII离子和四个NO3-离子共同组成,其中两个DyIII离子是通过配体上的醇羟基O原子(O1和O1a) 连接起来的。
[0036] 簇合物的独立结构单元中,两个DyIII离子具有相同的配位环境,为九配位,利用Shape 2.0软件解得该DyIII离子的配位构型为扭曲的三角圆柱。以Dy1为例,9个配位原子中有4个配位原子来自硝酸根上的O原子(O2, O4,O5,O7),4个配位原子来自同一配体上的配位原子(O1,N1,N2, N3),还有1个配位原子来自另一个配体上的醇羟基O原子(O1a)。配位原III 1子与中心Dy 离子的键长分别为Dy1-O1: Dy1-O1 : Dy1-O2:
Dy1-O4: Dy1-O5: Dy1-O7: Dy1-N1: Dy1-N2:
Dy1-N3: 所有的稀土 Dy原子与配位原子N、O之间的键长都处于正常的
Dy-N键与Dy-O键键长范围内。
[0037] 表1:晶体学和结构修正的数据
[0038]
[0039]
[0040] 表2:部分键长数据
[0041]
[0042] 11-X,1-Y,1-Z
[0043] 表3:部分键角数据
[0044]
[0045] 11-X,1-Y,1-Z
[0046] 3)粉末衍射分析:
[0047] 采用日本理学电机工业株式会社的D/max-2500V/PC衍射仪对本实施例所得产物进行衍射分析,其在常温下的粉末衍射图如图2所示。图2中,上方的曲线为单晶结构数据模拟的XRD曲线,下方的曲线为实际测得的 XRD曲线,由图2可知,理论值与实际测试值较吻合,表明所得产物是纯相。
[0048] 4)磁学性质研究:
[0049] 取适量本实施例制得的产物碾碎后在磁性测试仪器(Quantum Design 公司的MPMS-XL-5-SQUID磁测量仪)上进行磁性测试。
[0050] 本实施例所得产物在1000Oe直流外场下的χmT-T曲线如图3所示。由图3可知,在300K时,本实施例所得产物实验测得的χMT的值为23.64 cm3 K mol-1,其实验值低于两个唯自旋的DyIII离子的理论值28.34cm3 K mol-1,(一个自由的DyIII离子:14.17cm3 K mol-1,
6H15/2,S=5/2,L=5, g=4/3),从300K到150K,χmT值随温度降低几乎保持不变,150-50K,χmT开始随温度降低,50-2K,降低极为明显,在2K时达到最小值6.48cm3 K mol-1。图中红色曲线为配合物7的χMT-T的曲线,实验测得在300K时的χMT的值为20.27cm3 K mol-1,在2K时达到最小值3.92cm3 K mol-1,其实验值低于两个自旋的HoIII离子的理论值28.14cm3 K mol-1。这种现象可归因于两个因素:(1)随着温度的降低,激发态的斯塔克次能级mJ的减少。(2)两个稀土离子之间可能存在弱的反铁磁相互作用。
[0051] 本实施例所得产物在外加场0-70kOe的条件下,各个温度的M-H曲线图如图4所示。实验数据表明,在低场下各个温度的M-H曲线并没有重合,可归因于体系中存在强的磁各向异性和低激发态。随着外加磁场的增加,配合物的磁化强度迅速增大,最终各个温度的磁化强度趋于重合。例如在2K,70kOe下,磁化强度为10.00μB,这个数值比理论饱和值20 μB(一个DyIII离子的磁化强度为10μB)要低,造成这种差异可能是由于DyIII离子在晶体场中诱导了斯塔克能级的分裂,消除了6H15/2基态的16重简并。
[0052] 本实施例所得产物在2K下的磁滞回线如图5所示,实验数据表明,本实施例所得产物的磁滞回线并不明显,可能是由于稀土离子强的量子隧穿效应所导致。
[0053] 温度在2-15K之间,振动频率在10-969Hz之间,零直流外场下测试了本实施例所得产物的交流磁化率,如图6所示,本实施例所得产物在零直流外场下交流磁化率对温度的实部和虚部曲线图在测试温度低于9K时出现了频率依赖,且有最大值,表明本实施例所得产物是一例典型的单分子磁体。
[0054] 此外,本申请人还在1500Oe的外加直流场下测试了本实施例所得产物的交流磁化率,如图7所示,测试温度低于9K时交流磁化率对温度的实部和虚部均出现了频率依赖信号,且出现了最大值,表明本实施例所得产物是一例典型的单分子磁体。
[0055] 本实施例所得产物在零直流外场下的Cole-Cole曲线如图8所示,由图8可知,本实施例所得产物在2-5K均存在一个弛豫过程,可能为Orbach 弛豫过程。
[0056] 本实施例所得产物在1500Oe直流外场下的Cole-Cole曲线如图9所示,由图9可知,本实施例所得产物在2-5K均存在一个弛豫过程,可能为Orbach弛豫过程过程。
[0057] 对比例1
[0058] 重复实施例1,不同的是,将混合溶剂改为水、甲醇、乙醇、乙腈、 DMF或二氯甲烷等单一的溶剂。
[0059] 结果均没有得到簇合物晶体,其中使用水、无水甲醇、无水乙醇在反应结束冷却后得到的都是无色的清液,静置10天后仍旧没有晶体产生;而乙腈、DMF、二氯甲烷对稀土金属盐的溶解性不好,反应之后都残留了难以溶解的金属盐。
[0060] 对比例2
[0061] 重复实施例1,不同的是,将混合溶剂中的乙醇用甲醇代替。结果没有得到晶体。
[0062] 对比例3
[0063] 重复实施例1,不同的是,用醋酸镝四水代替硝酸镝Dy(NO3)3·6H2O,希望CH3COO-离子能取代参与配位的NO3-离子,亦或是通过醋酸根桥连得到新的结构的配合物,但均未得到晶体,说明用醋酸盐无法达到形成稀土配合物和结晶的热力学条件。
[0064] 实施例2
[0065] 重复实施例1,不同的是:
[0066] 1)在向玻璃瓶中加入1mL醛胺混合液后,再向其中加入1mL乙腈,使混合溶剂中乙醇和乙腈的体积比为1:3;
[0067] 2)用三乙胺调节体系的pH=7.2;
[0068] 3)反应在50℃条件下进行,反应的时间为48h。
[0069] 得到无色长条状晶体,产率为22.1%。对所得产物进行结构表征,确定产物为目标产物[Dy2(C9H12N3O)2(NO3)4]。对所得产物的磁学性质表征可知所得产物具有单分子磁体行为。
[0070] 实施例3
[0071] 重复实施例1,不同的是:
[0072] 1)在向玻璃瓶中加入1mL醛胺混合液后,再向其中加入2mL乙腈,使混合溶剂中乙醇和乙腈的体积比为1:5;
[0073] 2)用三乙胺调节体系的pH=7.6;
[0074] 3)反应在80℃条件下进行,反应的时间为30h。
[0075] 得到无色长条状晶体,产率为21.5%。对所得产物进行结构表征,确定产物为目标产物[Dy2(C9H12N3O)2(NO3)4]。对所得产物的磁学性质表征可知所得产物具有单分子磁体行为。
[0076] 实施例4
[0077] 重复实施例1,不同的是:
[0078] 1)在向玻璃瓶中加入1mL醛胺混合液后,再向其中加入0.5mL乙腈,使混合溶剂中乙醇和乙腈的体积比为1:2;
[0079] 2)用三乙胺调节体系的pH=7.8;
[0080] 3)反应在100℃条件下进行,反应的时间为20h。
[0081] 得到无色长条状晶体,产率为20.8%。对所得产物进行结构表征,确定产物为目标产物[Dy2(C9H12N3O)2(NO3)4]。对所得产物的磁学性质表征可知所得产物具有单分子磁体行为。
[0082] 实施例5
[0083] 重复实施例1,不同的是:
[0084] 1)在向玻璃瓶中加入1mL醛胺混合液后,再向其中加入2.5mL乙腈,使混合溶剂中乙醇和乙腈的体积比为1:6;
[0085] 2)用三乙胺调节体系的pH=7.4;
[0086] 3)反应在120℃条件下进行,反应的时间为20h。
[0087] 得到无色长条状晶体,产率为19.6%。对所得产物进行结构表征,确定产物为目标产物[Dy2(C9H12N3O)2(NO3)4]。对所得产物的磁学性质表征可知所得产物具有单分子磁体行为。