[发明专利]一种分子基磁性化合物、晶体及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于分子基磁性材料技术领域，具体涉及一种具有[Ni(dmit)₂]阴离子和苄基喹啉阳离子的分子基磁性化合物及其晶体，同时还涉及该化合物和晶体的制备方法和用途。

背景技术

自1967年Wickman发现第一个分子基磁体以来，尤其是Miller和Kahn等人报道分子铁磁体以来，分子基磁性材料已经成为目前物理、化学和材料等多个领域的研究热点和前沿课题之一。与传统的单原子或离子为基体的合金或氧化物磁体不同的是，分子基磁性材料以分子为构件，其磁性来源于分子间的磁耦合相互作用，在临界温度下呈现出三维磁有序化的排列方式，故而分子基磁性材料具有传统磁性材料无法比拟的优点，例如体积小、密度轻、结构多样化、易于复合加工成型等。

分子基磁性材料由分子基磁性化合物构成，分子基磁性化合物具有分子合成方式的无限性和分子结合方式的多样性等特点，自旋转换过渡金属配合物是其中最为重要的一类分子基磁性化合物。在上述配合物中，中心金属离子在正八面体场中具有两种电子排列方式(高自旋态和低自旋态)，在合适的条件下高低自旋态之间可以互相转变。利用这种特殊的自旋双稳性，可以在分子水平上实现光开关、热开关和信息存储材料的应用。在现有的自旋转换过渡金属配合物中，双-1,2-二硫烯化合物由于其优异的导电和磁学性质受到了广泛关注。这类化合物具有特殊的几何构型以及分子间的相互作用，其平面型的阴离子包含金属离子和二硫杂环戊烯单元，绝大部分的负电荷都集中在该平面型的骨架上。它能与苄基氮杂环阳离子形成阴阳离子完全分列的柱状堆积结构，通过系统地改变阳离子的分子构象，调节阳离子的分子拓扑和体积大小，进一步调控自由基分子阴离子的堆积结构，从而获得具有分子双稳性的一维分子基磁性材料。

例如，陈存友等人采用dmit(COPh)₂和苄基吡啶盐[NCBzPy]Cl为原料，合成了一种分子基磁性化合物[NCBzPy][Ni(dmit)₂]。然而，该磁性化合物的高低自旋态之间的转变温度(即居里点温度)非常低，距离可实际应用的温度相差甚远。不仅如此，现有的其它dmit系分子基磁性化合物的居里点温度也都较低，并且高低自旋态之间转变的热滞后环的温度范围均较窄，使其难以满足分子电子器件的实用性要求。因此，设计合成具有更高居里点温度和更宽热滞后环温度范围的分子基磁性材料，已成为当前分子磁学和材料科学领域面临的极大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的分子基磁性化合物的居里点温度较低且高低自旋态之间转变的热滞后环的温度范围较窄的缺陷，进而提供一种具有更高居里点温度和更宽热滞后环温度范围的分子基磁性化合物、晶体及其制备方法和用途。

为此，本发明实现上述目的的技术方案为：

一种分子基磁性化合物，具有如式(I)所示的结构：

其中，R₁和R₂各自独立地为H或吸电子基团。

优选地，所述吸电子基团为NO₂、CN、CF₃、卤素、COOH、SO₃H或COOR₃，其中R₃为C₁-C₁₀烷基。

更优选地，所述R₁和R₂均为H；该化合物的晶体在X射线衍射图谱中包含以下2θ角的特征峰：7.0±0.2°、10.5±0.2°、12.0±0.2°、12.5±0.2°、18.0±0.2°、18.5±0.2°、23.3±0.2°、26.0±0.2°和31.5±0.2°。

进一步地，一种制备上述分子基磁性化合物的方法，包括下列步骤：

将溶解有[Bu₄N][Ni(dmit)₂]的有机溶剂缓慢滴加至溶解有苄基喹啉盐的有机溶剂中以发生反应，待反应完成后过滤，收集滤饼，干燥，即得所述分子基磁性化合物；

其中，所述[Bu₄N][Ni(dmit)₂]的结构如式(II)所示：

所述苄基喹啉盐的结构如式(III)所示：

式(III)中，X代表卤素。