随着磁性材料在现代科学技术中的应用越来越广泛,人们对磁性材料的要求也越来越高,传统磁性材料的信息存储能力有限,于是单分子磁体这种特殊的零维（0D）纳米磁性材料应运而生。单分子磁体（SMMs）的磁性来源于单个分子,在阻塞温度（T_B）下能表现磁化慢弛豫行为,具有尺寸小、易溶解、分散性好且易加工等优点,使其在量子计算,高密度信息存储,分子自旋及磁性制冷等方面具有广阔的应用前景。3d-SMMs和3d-4f SMMs一直是单分子磁体研究的热点,但人们发现3d过渡金属离子的3d轨道在配位场下会发生淬灭,导致旋轨耦合作用较小,即分子的自选基态S和各向异性D很难同时提高。4f稀土金属离子的引入虽然在一定程度上提高了系统的各向异性参数,但3d-4f SMMs中的磁耦合作用较小,导致基态和激发态之间的有效能垒U_eff难以加强。所以,我们的研究对象是4f-SMMs的结构和磁性质。稀土离子4f轨道在晶体场中不会淬灭,能产生较强的旋轨耦合作用和较大的磁各向异性。利用两种具有不同对称性、不同配位属性的多齿螯合配体构建含有例如直线型、三角锥型和四方锥型等拓扑结构的配合物,有利于控制簇合物的磁各向异性轴方向尽可能统一。同时选择本身具有高对称性的多齿螯合配体来提高配合物中稀土离子的对称性,从而制备具有高能垒和高阻塞温度的4f SMMs。本论文的主要内容概括如下:第一章为绪论。主要介绍单分子磁体的研究背景和研究进展,包括其研究意义、研究方法和几种类型单分子磁体的介绍,并且提出了本论文的创新点和研究思路。第二章对合成的8个4f稀土金属配合物的结构和磁性进行了研究和分析。化合物1-3是Ln₉（Dy,Ho,Er）配合物,化合物1的交流磁化率虚部出现频率依赖信号,说明化合物1具有单分子磁体行为。化合物4是不规则四面体型Dy₄配合物,交流磁化率测量显示具有单分子磁体行为,对高频交流磁化率表征估算其有效能垒U_eff=15.60 K,指前因子τ₀=2.25×10^-6 s。化合物5是具有“Z”形Dy₄金属中心的稀土金属配合物。化合物6和7都是稀土金属离子Dy-Na配合物,交流磁化率虚部都出现频率依赖信号,说明6和7都具有单分子磁体行为,且化合物6的虚部出现峰值,阿伦尼乌斯拟合其U_eff=13.21 K,指前因子τ₀=3.94×10^-6 s。化合物8桥联了配体L₁和1,1,1-三氟乙酰丙酮两种配体,温度依赖和频率依赖的交流磁化率都观察到完好的峰值,说明具有单分子磁体行为,阿伦尼乌斯公式拟合有效能垒U_eff=129.8K,指前因子τ₀=2.18×10^-8 s。第三章对合成Cu₄过渡金属配合物和一系列[Cu₃Ln₂]3d-4f过渡-稀土金属配合物的结构和磁性质进行了分析研究。化合物9为一个具有菱型Cu₄金属中心的配合物。化合物10-14为环状[Cu₃Ln₂]金属中心的配合物,其中化合物10[Cu₃Ho₂]和13[Cu₃Er₂]为叠氮根桥联单体形成的一维链状结构。化合物10的交流磁化率虚部有频率从依赖现象,说明具有单分子磁体行为,但是未观察到峰值。利用Bartolomé提出的计算方法拟合其在1000 Oe外加场下有效能垒U_eff=16.67 K,指前因子τ₀=8.79×10^-6 s。