一种单分子磁体阴离子框架材料及合成方法与流程

本发明属于配位聚合物材料制备技术领域，特别涉及一种单分子磁体阴离子框架材料{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n((ch3)2nh2⁺＝质子化二甲胺阳离子；ox^2-＝草酸根)及合成方法。

背景技术：

单分子磁体是指那些在磁场下能够被磁化，当磁场去除后仍能保持磁性的单个分子，其磁化强度对外磁场的曲线会出现磁滞回线。单分子磁体的磁性完全来源于单个分子的本身，而不像常规磁体那样依赖于分子间排列的长程有序和相互作用。量子比特载体材料的开发是量子计算机研发最关键的部分。大量的研究表明单分子磁体是目前最有希望成为量子比特载体的材料。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种镝配合物单分子磁体材料及合成方法。

本发明的思路：利用碳酸镝和草酸通过水热法获得镝配合物。

本发明涉及的阴离子框架材料化学式为{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n((ch3)2nh2⁺＝质子化二甲胺阳离子；ox^2-＝草酸根)，属于单斜晶系，p21/n空间群。在该配合物的不对称结构单元中，含有二十个非氢原子，分别为一个中心的金属镝离子，两个草酸分子，一个配位水分子，一个质子化的二甲基胺阳离子，三个结晶水分子。如图1所示，中心的金属镝离子采取九配位的模式，分别与四个草酸分子，一个水分子相连。草酸分子以二齿螯合的形式连接相邻镝离子，构成3d框架结构，见图2。化合物沿a轴方向形成了六边形状的孔道结构，质子化的二甲胺阳离子和客体水分子分布在六边形孔道的内壁上。晶体结构数据见表一，部分键长键角见表二。

表一：{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的晶体参数

^ar1＝σ||fo|–|fc||/σ|fo|.^bwr2＝[σw(|fo²|–|fc²|)²/σw(|fo²|)²]^1/2

表二：{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的键长和键角(°)

symmetrycodes:(i)-x+1/2,y-1/2,-z+3/2；(ii)-x+1/2,y+1/2,-z+3/2；(iii)-x,-y+1,-z+2；(iv)-x+1,-y+1,-z+2。

所述的{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的合成的具体步骤：

(1)称量0.4084g分析纯的碳酸镝溶于15ml的蒸馏水中，在室温下磁力搅拌半个小时，使碳酸镝粉末分散均匀，得碳酸镝悬浊液。

(2)称量0.6931g分析纯的二水合草酸溶于10ml的蒸馏水中；制得草酸溶液。

(3)将步骤(1)所得的碳酸镝悬浊液和步骤(2)所得的草酸溶液混合，并加入3ml分析纯n,n-二甲基甲酰胺,在室温下磁力搅拌一个小时，使其混合均匀，控制溶液的ph约为3左右。

(4)将步骤(3)所得溶液等量倒入2个25ml聚四氟乙烯内衬的反应釜，置于140℃烘箱恒温4天，4天后每一小时降低5℃，直至温度降到100℃，恒温24小时；然后自然冷却至室温时，得到无色块状晶体，即为阴离子框架材料{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n。

所述阴离子框架{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n能应用于单分子磁体材料。

本发明具有工艺简单、化学组分易于控制、重复性好等优点。

在外加磁场为2000oe和温度范围是2.0-300k的条件下，测定了{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的变温磁化率。发现随着温度的降低，该化合物的磁化率也随之减小，说明了dy³⁺之间具有反铁磁性作用。在温度区间为2.0-15.0k，频率范围为19-1488hz的条件下，测试该化合物的交流磁化率。利用debye拟合方程计算该化合物能垒和弛豫时间，其最佳拟合结果为ueff≈6.6k，τ0≈2.11×10^-13s，证明{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n具有单分子磁体性质。

附图说明

图1是本发明{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的分子结构图。

图2是本发明{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n沿a轴方向的三维框架。

图3是本发明{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的红外谱图。

图4是本发明{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的热重图。

图5是本发明{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的粉末谱图。

图6是本发明{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的在外加磁场2000oe变温磁化率曲线。

图7是本发明{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的同相和异相磁化率曲线。

具体实施方式

实施例1：

(1)称量0.4084g分析纯的碳酸镝溶于15ml的蒸馏水中，在室温下磁力搅拌半个小时，使碳酸镝粉末分散均匀，得碳酸镝悬浊液。

(2)称量0.6931g分析纯的二水合草酸溶于10ml的蒸馏水中；制得草酸溶液。

(3)将步骤(1)所得的碳酸镝悬浊液和步骤(2)所得的草酸溶液混合，并加入3ml分析纯n,n-二甲基甲酰胺,在室温下磁力搅拌一个小时，使其混合均匀，控制溶液的ph约为3。

(4)将步骤(3)所得溶液等量倒入2个25ml聚四氟乙烯内衬的反应釜，置于140℃烘箱恒温4天，4天后每一小时降低5℃，直至温度降到100℃，恒温24小时；然后自然冷却至室温时，得到无色块状晶体，产量：0.6674g，产率：51.18％。通过单晶衍射仪测定{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的结构，晶体结构数据见表一，键长键角数据见表二。

实施例2：

(1)将0.4084g分析纯的碳酸镝、0.6931g分析纯的二水合草酸和3ml分析纯n,n-二甲基甲酰胺，溶解到25ml蒸馏水中，室温搅拌一个小时后，控制溶液的ph约为3。

(2)将步骤(1)所得溶液等量倒入2个25ml聚四氟乙烯内衬的反应釜，置于140℃烘箱恒温4天，4天后每一小时降低5℃，直至温度降到100℃，恒温24小时；然后自然冷却至室温时，得到无色块状晶体，产量：0.6523g，产率：50.02％。通过单晶衍射仪测定{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的结构，晶体结构数据见表一，键长键角数据见表二。

(3)取步骤(2)所得{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n的晶体样品进行磁性能测试，在温度区间为2.0-15.0k，频率范围为19-1488hz的条件下，测试该化合物的交流磁化率。利用debye拟合方程计算该化合物能垒和弛豫时间，其最佳拟合结果为ueff≈6.6k，τ0≈2.11×10^-13s，证实了该阴离子框架材料{(ch3)2nh2[dy(ox)2(h2o)]·3h2o}n具有单分子磁体性质，有望应用于单分子磁体材料方面。