一種鈷基單鏈磁體及其合成方法
【專利說明】一種鈷基單鏈磁體及其合成方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及單鏈磁體制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鈷基單鏈磁體及其合成方 法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 單鏈磁體是在較低的溫度下，存在磁化強度慢弛豫現(xiàn)象作用的一維材料，其弛豫 時間符合Arrhnius公式。它可做為信息存儲設(shè)備，因其自身尺寸很小，相對于傳統(tǒng)存儲設(shè) 備，存儲量將會迅速增大。它的結(jié)構(gòu)和磁學(xué)特征有：（1)存在具有明顯單軸各向異性的一維 鏈；（2)鏈內(nèi)各個磁性中心存在強的磁耦合作用，可以是鐵磁、亞鐵磁、反鐵磁、自旋傾斜的 行為；（3)分子鏈之間距離較遠(yuǎn)，使鏈間磁相互作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鏈內(nèi)的磁相互作用，以避免形 成三維有序。
[0003] 目前報道的單鏈磁體多以兩種或以上的磁性單元交替構(gòu)成，磁性單元間大多數(shù)通 過氰基橋聯(lián)接。而對疊氮橋聯(lián)的鈷基單鏈磁體報道相對較少。這是因為二價鈷單離子磁各 向異性較強，但對整個鏈內(nèi)的單軸各向異性不好控制。鈷鏈?zhǔn)交衔锏目刂坪铣杀旧韥碚f 是個挑戰(zhàn)，在用溶液法合成時，往往由于較受外界溫度、空氣氣流等條件影響，不便控制合 成，重復(fù)效果較差，以致常常僅能得到幾顆測試單晶結(jié)構(gòu)，連用來做基本測試性質(zhì)的用量都 不夠。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種鈷基單鏈磁體材料及其 制備方法，該材料是一種疊氮橋聯(lián)的鈷基單鏈磁體，該方法相對于溶液法具有工藝安全簡 單、重現(xiàn)性好的特點，所得產(chǎn)品純度高、晶體尺寸大、產(chǎn)率高。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 提供一種鈷基單鏈磁體，其分子式為[C04 (L) 4 (N3) 2]n，屬于P2 (1) /n空間群，其中L 為N-甲基-2-羥甲基苯并咪唑配體，晶胞參數(shù)為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] 提供合成上述鈷基單鏈磁體的方法，該方法是利用硝酸鈷與N-甲基-2-羥甲基 苯并咪唑配體，并由疊氮離子參與，在甲醇溶劑熱體系反應(yīng)條件下制備鈷基單鏈磁體，具體 步驟如下：
[0008] (1)將摩爾比為1-2:1:1的(：〇(勵3) 2*61120、似隊和有機配體1^-甲基-2-羥甲基 苯并咪唑）混合物混入無水甲醇中，在空氣中用磁力攪拌器攪拌5~15分鐘制成反應(yīng)液， 其中，每0. 5mmol有機配體L對應(yīng)8ml甲醇；
[0009] (2)將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到帶聚四氟乙烯襯底的容器中，并用三乙胺調(diào)節(jié)pH至7-9后密 閉，加熱使其反應(yīng)，然后在室溫下冷卻；
[0010] (3)將反應(yīng)后的溶液過濾并用無水甲醇洗滌，得到紫色長條形狀的晶體，即為鈷基 單鏈磁體。
[0011] 其中，步驟（2)中所用容器為容積15毫升的水熱反應(yīng)釜，加熱方式為直接加熱容 器使反應(yīng)液溫度升至140°C~160°C并保持72~96小時。
[0012] 本發(fā)明是針對目前鈷基單鏈磁體合成存在的問題，設(shè)計并建立的一種鈷基單鏈磁 體合成方法，利用鈷鹽與N-甲基-2-羥甲基苯并咪唑配體，并由疊氮離子參與，在溶劑熱體 系條件下制備鈷基單鏈磁體。其原理是：在高溫高壓、強堿性反應(yīng)體系下，N-甲基-2-羥甲 基苯并咪唑配體脫去羥基上的一個氫原子，從而羥氧原子可以l^-或y 2-等多種橋聯(lián)形 式構(gòu)筑簇合物。并且由于在苯并咪唑N-H基團(tuán)上甲基取代了氫原子，從而可對構(gòu)建的分子 單元起到降低互相聯(lián)系作用，較好地隔斷。疊氮離子做為多功能短橋配體，對簇合物的形成 起到積極促進(jìn)作用，兩種橋聯(lián)配體在磁性簇合物中都能很好傳遞鐵磁交換作用，為單鏈磁 體的構(gòu)建起到鋪墊作用。試驗表明，本發(fā)明工藝安全簡單，克服了常用溶液法重現(xiàn)性差的缺 點，所得[C 04(L)4(N3)2]n(L為N-甲基-2-羥甲基苯并咪唑配體）的單鏈磁體為紫色長條形 狀的晶體，純度尚、晶體尺寸大、廣率尚。
[0013] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0014] 1、本發(fā)明提供的鈷基單鏈磁體[C04(L)4(N 3)2]n(L為N-甲基-2-羥甲基苯并咪唑 配體）具有單鏈磁體的磁化強度慢弛豫性能，可以用作新型的信息存儲材料。
[0015] 2、本發(fā)明克服了現(xiàn)有的合成方法難以控制實驗條件、重復(fù)效果較差、產(chǎn)率低的 問題，是一種工藝安全簡單、重現(xiàn)性好的合成方法，所得產(chǎn)品純度高、晶體尺寸大、產(chǎn)率高 (50%以上）。
[0016] 3、本發(fā)明制得的鈷基單鏈磁體具有磁化強度慢弛豫現(xiàn)象，可以用作高密度信息存 儲材料，在信息存儲材料領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。 【【附圖說明】】
[0017] 圖1是本發(fā)明所得的鈷基單鏈磁體的一維鏈結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明得的鈷基單鏈磁體三維空間堆積圖。
[0019] 圖3是本發(fā)明所得的鈷基單鏈磁體的xj - T曲線（a)和低溫區(qū)不同直流場下的 x J-T 曲線（b)。
[0020] 圖4本發(fā)明所得的鈷基單鏈磁體的低溫磁滯回線。
[0021] 圖5是發(fā)明所得的鈷基單鏈磁體的直流外場為00e下測定的不同頻率的變溫交流 磁化率圖。
[0022] 圖6是本發(fā)明所得的鈷基單鏈磁體不同溫度下的Cole-Cole曲線（實線為debye 模型擬合結(jié)果）。 【【具體實施方式】】
[0023] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
[0024] 實施例1
[0025] (1)將 ImmolCo (N03) 2 ? 6H20,0?5mmolNaN；^PI0?5mmol 有機配體 L (N_ 甲基-2-輕 甲基苯并咪唑）混合物混入8mL無水甲醇中，在空氣中用磁力攪拌器攪拌5分鐘制成反應(yīng) 液；
[0026] (2)將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到帶聚四氟乙烯襯底的水熱反應(yīng)釜（容積15毫升）中，用三乙 胺調(diào)節(jié)pH至7后密閉，直接加熱容器使反應(yīng)液溫度升至140°C并保持72小時，然后在室溫 下冷卻；
[0027] (3)將冷卻后的反應(yīng)液過濾并用無水甲醇洗滌，即得紫色長條形狀的晶體（可控 制在1. 5X 1 X0. 8mm)，即為鈷基單鏈磁體。