一种钴基单链磁体及其合成方法
【专利说明】一种钴基单链磁体及其合成方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及单链磁体制备技术领域，尤其是涉及一种钴基单链磁体及其合成方 法。 【【背景技术】】
[0002] 单链磁体是在较低的温度下，存在磁化强度慢弛豫现象作用的一维材料，其弛豫 时间符合Arrhnius公式。它可做为信息存储设备，因其自身尺寸很小，相对于传统存储设 备，存储量将会迅速增大。它的结构和磁学特征有：（1)存在具有明显单轴各向异性的一维 链；（2)链内各个磁性中心存在强的磁耦合作用，可以是铁磁、亚铁磁、反铁磁、自旋倾斜的 行为；（3)分子链之间距离较远，使链间磁相互作用远远小于链内的磁相互作用，以避免形 成三维有序。
[0003] 目前报道的单链磁体多以两种或以上的磁性单元交替构成，磁性单元间大多数通 过氰基桥联接。而对叠氮桥联的钴基单链磁体报道相对较少。这是因为二价钴单离子磁各 向异性较强，但对整个链内的单轴各向异性不好控制。钴链式化合物的控制合成本身来说 是个挑战，在用溶液法合成时，往往由于较受外界温度、空气气流等条件影响，不便控制合 成，重复效果较差，以致常常仅能得到几颗测试单晶结构，连用来做基本测试性质的用量都 不够。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种钴基单链磁体材料及其 制备方法，该材料是一种叠氮桥联的钴基单链磁体，该方法相对于溶液法具有工艺安全简 单、重现性好的特点，所得产品纯度高、晶体尺寸大、产率高。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 提供一种钴基单链磁体，其分子式为[C04 (L) 4 (N3) 2]n，属于P2 (1) /n空间群，其中L 为N-甲基-2-羟甲基苯并咪唑配体，晶胞参数为a = 8. 2938⑴W), b= 16. 9345(1)(幻， c = 14. 1267 (3) (A),a = 90. 000 (deg)，0 = 96. 791 (deg)，y = 90. 000 (deg)。
[0007] 提供合成上述钴基单链磁体的方法，该方法是利用硝酸钴与N-甲基-2-羟甲基 苯并咪唑配体，并由叠氮离子参与，在甲醇溶剂热体系反应条件下制备钴基单链磁体，具体 步骤如下：
[0008] (1)将摩尔比为1-2:1:1的(：〇(勵3) 2*61120、似队和有机配体1^-甲基-2-羟甲基 苯并咪唑）混合物混入无水甲醇中，在空气中用磁力搅拌器搅拌5~15分钟制成反应液， 其中，每0. 5mmol有机配体L对应8ml甲醇；
[0009] (2)将反应液转移到带聚四氟乙烯衬底的容器中，并用三乙胺调节pH至7-9后密 闭，加热使其反应，然后在室温下冷却；
[0010] (3)将反应后的溶液过滤并用无水甲醇洗涤，得到紫色长条形状的晶体，即为钴基 单链磁体。
[0011] 其中，步骤（2)中所用容器为容积15毫升的水热反应釜，加热方式为直接加热容 器使反应液温度升至140°C~160°C并保持72~96小时。
[0012] 本发明是针对目前钴基单链磁体合成存在的问题，设计并建立的一种钴基单链磁 体合成方法，利用钴盐与N-甲基-2-羟甲基苯并咪唑配体，并由叠氮离子参与，在溶剂热体 系条件下制备钴基单链磁体。其原理是：在高温高压、强碱性反应体系下，N-甲基-2-羟甲 基苯并咪唑配体脱去羟基上的一个氢原子，从而羟氧原子可以l^-或y 2-等多种桥联形 式构筑簇合物。并且由于在苯并咪唑N-H基团上甲基取代了氢原子，从而可对构建的分子 单元起到降低互相联系作用，较好地隔断。叠氮离子做为多功能短桥配体，对簇合物的形成 起到积极促进作用，两种桥联配体在磁性簇合物中都能很好传递铁磁交换作用，为单链磁 体的构建起到铺垫作用。试验表明，本发明工艺安全简单，克服了常用溶液法重现性差的缺 点，所得[C 04(L)4(N3)2]n(L为N-甲基-2-羟甲基苯并咪唑配体）的单链磁体为紫色长条形 状的晶体，纯度尚、晶体尺寸大、广率尚。
[0013] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0014] 1、本发明提供的钴基单链磁体[C04(L)4(N 3)2]n(L为N-甲基-2-羟甲基苯并咪唑 配体）具有单链磁体的磁化强度慢弛豫性能，可以用作新型的信息存储材料。
[0015] 2、本发明克服了现有的合成方法难以控制实验条件、重复效果较差、产率低的 问题，是一种工艺安全简单、重现性好的合成方法，所得产品纯度高、晶体尺寸大、产率高 (50%以上）。
[0016] 3、本发明制得的钴基单链磁体具有磁化强度慢弛豫现象，可以用作高密度信息存 储材料，在信息存储材料领域具有较好的应用前景。 【【附图说明】】
[0017] 图1是本发明所得的钴基单链磁体的一维链结构图。
[0018] 图2是本发明得的钴基单链磁体三维空间堆积图。
[0019] 图3是本发明所得的钴基单链磁体的xj - T曲线（a)和低温区不同直流场下的 x J-T 曲线（b)。
[0020] 图4本发明所得的钴基单链磁体的低温磁滞回线。
[0021] 图5是发明所得的钴基单链磁体的直流外场为00e下测定的不同频率的变温交流 磁化率图。
[0022] 图6是本发明所得的钴基单链磁体不同温度下的Cole-Cole曲线（实线为debye 模型拟合结果）。 【【具体实施方式】】
[0023] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0024] 实施例1
[0025] (1)将 ImmolCo (N03) 2 ? 6H20,0?5mmolNaN；^PI0?5mmol 有机配体 L (N_ 甲基-2-轻 甲基苯并咪唑）混合物混入8mL无水甲醇中，在空气中用磁力搅拌器搅拌5分钟制成反应 液；
[0026] (2)将反应液转移到带聚四氟乙烯衬底的水热反应釜（容积15毫升）中，用三乙 胺调节pH至7后密闭，直接加热容器使反应液温度升至140°C并保持72小时，然后在室温 下冷却；
[0027] (3)将冷却后的反应液过滤并用无水甲醇洗涤，即得紫色长条形状的晶体（可控 制在1. 5X 1 X0. 8mm)，即为钴基单链磁体。