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近年来,金属功能有机配合物因为它们独特的结构以及在光、电、磁、磁热、生物催化等领域的潜在应用取得了迅速的发展。本文主要探讨合成具有不同结构和性质的功能配合物,如单分子磁体、磁制冷材料及一些涉及原位反应的配合物,并对它们的结构特征及磁学性质进行了表征和研究。此外,还通过配合物的结构模型,结合配合物的磁性测试结果,初步探讨了金属有机配合物其磁性与结构间的关系。本论文主要涉及以下六个部分:
第一章:主要围绕分子基磁体尤其是单分子磁体、磁制冷材料以及原位合成反应三个领域展开,并对其研究进展分别做了系统的介绍。
第二章:使用实验室合成的H2Rppz(R=Me,Cl)配体,合成了六个金属有机配合物。单晶结构分析发现配合物l中涉及到苯酚C-C偶联的反应,并得到了一个含有新的偶联配体的七核铜簇。磁性分析显示,簇内的CuⅡ离子间为强的反铁磁相互作用。继续使用锰金属盐合成了具有μ3-O2-中心的近似平面的三核锰次级结构单元的配合物2-6,通过改变反应溶剂得到了不同的组成结构,磁性测试结果显示出不同结构间存在着明显的磁性差异,在这里作为本课题组之前工作的一个延续展开。
第三章:使用双吡啶二酮类的Hdppo配体,合成了两例3d金属有机配合物。单晶结构分析发现配合物1和2均表现出了较为新颖的结构特征。配合物1为一例少见的FeⅢ12分子簇,核心为[Fe4O4]立方烷结构;配合物2为一例少见的MnⅡ3MnⅢ四核蝶形结构。磁性测量结果显示,配合物1整个分子表现为亚铁磁耦合,并显示出了单分子磁体的行为特征。使用苯酚二酮类的H2Rppo(R=H,Me)配体,合成了四例4f金属有机配合物3-6。通过相应的磁性测试,发现GdⅢ和DyⅢ分子簇分别显示出了一定的磁热效应和单分子磁体行为。
第四章:七例四核及九核3d-4f杂金属簇合物,在没有其它有机配体参与的溶剂热条件下,通过金属盐自组装得到。单晶结构分析显示,它们均包含有罕见的[M2Ln2O4](M=Co,Ni)立方烷结构基元,其中九核杂金属簇表现为两个立方烷通过3d金属离子连接的哑铃型结构。通过对配合物1.7的磁性测试发现,配合物5中NiⅡ和GdⅢ离子间表现出铁磁耦合性质,并表现出较大的磁熵变数值;而含有DyⅢ的分子簇合物则均表现出了一定的单分子磁体行为。
第五章:使用H2bzox配体通过溶剂热的方法合成了四例罕见的过氧金属配合物,结构分析显示配合物1-4中的过氧离子均表现为桥连六个金属中心的配位模式,过氧离子来源于空气中氧气的活化还原。通过对配合物1-4的磁性测试发现它们都表现为弱的反铁磁耦合作用,其结构中离子间距也相对较远。另外,通过拉曼光谱、文献调研、结构模型拟合及同位素替代实验,围绕过氧中O-O振动频率表征展开了进一步的研究。
第六章:结合本论文的工作进行了总结和展望。