[发明专利]一种双金属克酮酸配合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属配合物，特别涉及一种含钾和铽的双金属配合物，具体属于一种基于钾(I)和铽(III)混合离子与克酮酸构筑的具有光电磁性质的配合物及其制备方法。

背景技术

基于分子材料拓展的多功能材料中，集合磁性和铁电性的多铁材料是目前很多生产技术的本质所在，具有重要的理论意义和潜在的应用价值，其中，无机-有机配合物型的多铁材料近年来逐步进入了人们的视线，由于其兼具无机多铁材料和有机多铁材料的优点，是一种可具有多重双稳态特性的多功能材料，因此受到越来越多科研工作者的关注。目前，由稀土元素构成的多铁材料主要为无机物，如稀土锰氧化合物(如TbMnO₃或TbMn₂O₅)和稀土铁氧化合物(如Tb₃Fe₅O₁₂)，由于存在较强的磁电耦合作用，是多铁材料研究的焦点之一，但包含稀土元素的无机-有机配合物类多铁材料的研究仍为空白。

发明内容

本发明的目的正是针对上述技术现状，提供一种可以作为多铁及光电磁多功能材料的双金属克酮酸配合物及其制备方法。

本发明提供的一种双金属克酮酸配合物，结构简式为：[TbK(C₅O₅)₂(H₂O)₆]·2H₂O，其中C₅O₅^2-为克酮酸阴离子；结构式为：

该配合物的晶体属于正交晶系，空间群为Cmc2₁，晶胞参数为：α＝β＝γ＝90.00°。该配合物的不对称结构单元是由一个Tb³⁺、两个克酮酸阴离子、一个K⁺、六个配位水分子和两个游离水分子组成。其中，Tb³⁺是为九配位，呈现单帽四方反棱柱的配位模式，与Tb³⁺配位的氧原子分别来自两个克酮酸、五个配位水，Tb-O键的键长范围为碱金属K⁺是十配位，呈现双帽十二面体的配位模式，与K⁺配位的氧原子来自四个克酮酸和六个配位水。该配合物是一个三维结构，沿a轴方向，通过配体克酮酸，Tb³⁺和K⁺相间连成了一维长链；随后，通过O7，O6和O8原子，一维长链向b轴和c轴方向拓展，形成三维网络结构。

X射线粉末衍射证实晶体样品均一稳定。热重分析结果表明，该配合物的骨架结构在250℃以下可以稳定存在。通过2000Oe外磁场作用下的变温磁化率实验数据得出金属离子间存在反铁磁相互作用，利用居里-韦斯定律对χ_m^-1-T的实验值进行拟合，得到θ＝-3.33K，表明配合物金属离子间存在反铁磁相互作用。室温条件下配合物的单晶样品在外加电场E＝6V时，饱和极化强度P_s＝0.44μC/cm²，剩余极化强度P_r＝0.22μC/cm²，矫顽场E_c＝2.11V，表明室温条件下配合物为铁电体。室温条件下配合物的固体荧光发射光谱显示，当激发波长为372nm时，样品可发射较强荧光。

本发明提供的一种双金属克酮酸配合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将摩尔比为1:1:1～1.5(优选1:1:1～1.2)的TbCl₃、KOH和克酮酸分别溶解于水，将三者混合；

(2)室温搅拌均匀，室温静置，3天后有橘黄色块状晶体充分析出，过滤，收集产品。

本发明的优点和效果：

本发明涉及的双金属克酮酸配合物是用常规化学合成方法得到，制备方法工艺简单，晶体样品纯度高，生长快，收率高。本发明提供的双金属配合物是基于克酮酸配体构筑的，在2000Oe外磁场下通过变温磁化率实验数据得出金属离子间存在反铁磁相互作用，θ＝-3.33K；该配合物结晶于极性空间群，室温时具有铁电性；另外用波长为372nm的光激发该固态配合物，样品可发较强荧光。该配合物同时具有反铁磁性、铁电性和荧光性质，可用作光电磁多功能材料。

附图说明