《對稱與非對稱線型鐵/鈷化合物的合成與磁性研究》是依託西北大學，由柯紅山擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：對稱與非對稱線型鐵/鈷化合物的合成與磁性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：柯紅山
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
設計線型二配位過渡與稀土金屬高性能單離子磁體是當前分子磁學研究的熱點。採用芳香性五元環硼負離子作為配體，能夠實現線型化合物三方面特性的改善：最佳化超大取代基配體的組裝、自由調節中心金屬離子的化合價與價層軌道電子組態、保證化合物為中性分子。因此，本項目以優異單離子磁體為合成目標，首先設計合成實用性較好的幾例硼負離子配體，然後將其與卡賓、氨基配體交叉使用，合成出B-MII-B、B-MI-C、B-MII-N和C-MI-N（M = Fe或Co）四類線型二配位單核鐵/鈷化合物。通過對所合成產物進行系統的磁學表征和理論計算，期望發現一種具有突出磁學性質的新配位類型，揭示中心金屬原子的d軌道能級分裂、電子云空間取向與零場分裂參數、有效能壘和弛豫時間之間的關係。項目將在新型非對稱線型化合物的發現與磁學性質表征上起到重要的推動作用，為如何進一步提高單離子磁體磁各向異性提供實驗和理論支撐。
結題摘要
本課題以研究配合物的結構和性質之間的關聯性為出發點。通過考察配體的取代基和空間位阻變化，研究配體空間位阻效應和電子結構效應同結構和磁性之間的聯繫，所得異金屬核數和配體的取代基和空間位阻之間的關係。我們合成製備得到了6個異金屬ZnpLnq化合物和兩個同金屬的Zn3簇合物。通過靜態和動態磁學表征以及理論計算的輔助來研究磁性性能較好的4個化合物並建立磁構效關係。相關結果如下：(i) 我們第一次報導了一例通過自發吸收空氣中的氧氣來構築異金屬多核化合物Zn4Ln7 (Ln = Gd 和Dy)，並對該化合物的磁性和磁熱性能進行研究；合成方面的創新之處在於，通過自發吸收空氣參與晶體化合物的合成自組裝當中，避免以及減少了雙氧水試劑的使用，最佳化了含有過氧根離子或者超氧根離子的化合物的合成與製備方法；(ii) 闡明了合成條件的細微變化 (例如不同醇溶劑的使用) 能導致乙酸根配位模式的變化進而得到兩例結構類似的混金屬Zn2Dy2四核簇合物，闡述了配位陰離子配位模式不同對拓撲結構類似化合物的動態弛豫影響，建立缺陷雙立方烷化合物磁構效關係；（iii）利用等電子結構配位陰離子的取代策略，合成分離得到兩例結構類似的混金屬Zn2Dy2四核簇合物，它們的結構不同之處在於與鏑離子配位的陰離子不同，對兩例化合物進行磁學表征和理論計算，闡述了配位陰離子不同對拓撲結構類似化合物的動態弛豫影響，建立缺陷雙立方烷化合物磁構效關係；（iv）我們成功合成製備了一例具有多重功能的三核鋅化合物，它具備螢光、顏色變化識別銀離子和檢測銅離子的功能，值得一提的是，該化合物識別銀離子時，與該化合物配位的配體在銀離子的作用下發生氧化還原反應，銀離子被還原為單質銀粉。這一成果罕見地表明一個化合物既能檢測銀離子同時將檢測到的銀離子還原為單質銀粉加以回收利用。同時我們對該化合物對銀離子和銅離子的感應識別機理進行了詳細闡述。
