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1、本科毕业设计（论文）题目：以四唑为辅助配体的类卤素桥联配合物分子磁体的研制以四唑为辅助配体的类卤素桥联配合物分子磁体的研制摘要配位化学是无机化学的重要分支学科，在多孔、催化、光、电、磁学等方面具有良好的应用前景，是当今化学、材料科学、生命科学等领域的研究主流和热点课题之一。其中，单链磁体由于其在量子计算机、高密度信息存储方面的潜在应用前景。分子材料的研究成为一大热点，它是配位化学与超分子化学、晶体工程学与材料学结合的产物。配合物分子磁性材料是近年来配位化学领域的热点之一，在许多领域有着广泛的应用。本论文以合成新颖的聚合结构、探讨分子体系的磁构关系为目的，借鉴羧基-类卤素混合桥联在构筑单链磁体方
2、面的成功经验，以四唑-类卤素混合桥联来设计单链磁体探索提高单链磁体工作温度的途径，做了一些阶段性的工作。同时在已有的四唑-类卤素体系中做了一些深化工作，如混金属掺杂等。对得到的配合物进行了结构与磁性能的相关测试。在本次设计中我们共获得了Lb4、Ld1、Ld4三种配体与Cu3（Ld4）2（N3）4分子晶体以及一切其他的金属配位晶体。经过对其进行核磁氢谱与X射线粉末衍射分析，获得了Cu3（Ld4）2（N3）4分子晶体的结构数据。关键词：配位聚合物；分子磁性材料；单链磁体；四唑-类卤素。Coordination molecular magnets of halogen bridges with te
3、trazole coligandsAbstractCoordination chemistry is an important branch of inorganic chemistry， in porous， catalysis， light， electricity， magnetism and so on has a good prospect， the mainstream of todays research in the field of chemistry， materials science， life science and one of the hot topics. Am
4、ong them， the single-chain magnet because of its potential in quantum computers， high-density information storage application prospects. Molecular materials research became a hot topic， it is the product of the combination of coordination chemistry and supramolecular chemistry， crystal engineering a
5、nd materials science. The complex molecular magnetic materials in recent years， with one of the hotspots of the field of chemistry， has been widely applied in many fields. In this thesis， the synthesis of novel polymeric structure explore the relationship of the magnetic structure of the molecular s
6、ystem for the purpose， to learn from the successful experience of the carboxyl - halogen mixed bridging build a single-chain magnet， halogen mixed bridging tetrazole - class single-stranded the magnet explore ways to improve the single-chain magnet operating temperature， did some stage work. At the
7、same time did some deepen existing tetrazole - halogen system， such as mixed metal doping. Test the structure and magnetic properties of the complexes.Key Words：Coordination polymers；molecular magnetic materials；single-chainmagnet；tetrazole- Class halogen目 录1 绪论11.1 概述11.1.1分子磁性材料11.2磁性体分类21.2.1 顺磁体
8、（Paramagnet）21.2.2 铁磁体（Ferromagnet）21.2.3反铁磁体（Antiferromagnet）31.2.4亚铁磁体（Ferrimagnet）31.2.5弱铁磁体（Weak-Ferromagnet）和自旋倾斜（Spin Canting）41.2.6变磁体（Metamagnet）41.2.7单分子磁体51.2.8单链磁体61.3常用晶体培养方法71.4国内外相关研究81.5本论文主要内容92 实验102.1Ld1配体的合成102.2Ld4配体的合成102.3Lb4配体的合成112.4Mn（II）叠氮与Ld1配体桥联配位（水热法）112.5Cu（II）叠氮与Ld4桥联配
9、位（水热法）122.6Co（II）叠氮、硫氰根、氰酸根与Ld4桥联配位（挥发法）132.7Mn（II）硫氰根、氰酸根与Ld4桥联配位（挥发法）132.8Cu（II）硫氰根桥与Ld4联配位（挥发法）142.9Co（II）、Ni（II）叠氮根与Ld4桥联配位（接触法）143 实验结果与讨论163.1Ld1的核磁图163.2Ld4的核磁图173.3Lb4的核磁图183.4Ld4的Cu晶体数据193.5小结214 结论224.1总结224.2体会22参考文献23致 谢24毕业设计（论文）知识产权声明25毕业设计（论文）独创性声明26附录I 试剂与仪器27II西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）
10、1 绪论1.1 概述配位化学是无机化学的一个重要分支学科，自从1893年瑞士化学家A. Werner创立配位理论以来，对配合物的研究就成为无机化学研究中最活跃的领域之一。早期的配位化学探索集中在研究以金属阳离子为中心（作为酸）和以含N、O、S、P等给体原子的配体（作为碱）反应而形成的“Werner配合物”，而随着当今社会的发展和科学技术的进步，交叉学科、新兴学科不断涌现，配位化学也与其他的相关学科交叉融合并产生新的生长点，互相渗透，互相发展。其中，对分子材料的研究成为一大热点，它是配位化学与超分子化学、晶体工程学与材料学结合的产物。配合物分子磁性材料是近年来配位化学领域的热点之一，在信息记录材
11、料、航空航天材料、微波材料以及电磁感应材料等许多领域有着良好的应用前景。1.1.1分子磁性材料分子磁性材料是通过化学方法将自由基或顺磁性金属离子与抗磁有机桥联配体以自组装或控制组装的方式组合形成的化合物或复合物，它们在其临界温度（Tc）下具有自发磁化行为，有别于在原子间通过以离子键、共价键或金属键连接形成的离子型或合金型磁性材料。与传统的磁体相比，分子磁体具有密度小、溶解性好、透明性好、易加工、结构多样等优点，在信息记录材料、航空航天材料、微波材料以及电磁感应材料等领域有可能得到广泛的应用和发展，因此，分子磁性材料的研究成为了近年来蓬勃发展的跨学科前沿领域之一。其研究任务主要是研究和阐明分子体
12、系中自旋载体之间的相互作用和机理，揭示分子体系中的磁构关系，发现和研究新的物理现象；以及获得新的磁功能材料，为分子电子学提供材料基础。磁性来源于原子核外电子的运动（由于原子核运动产生的磁矩很小，可以忽略不计），电子运动产生的磁矩为固有磁矩，其中包含自旋磁矩和轨道磁矩。物质按照磁性分类，可以分为抗磁体和顺磁体两种，在外磁场诱导下，抗磁体产生的诱导磁矩与场方向相反；而顺磁体在外磁场中能产生与外场同方向的附加磁矩。顺磁性体系属于磁无序体系，在一定的条件下，由于磁矩间的相互作用使得自旋之间排列有序，即产生磁有序。在分子磁学研究中，目前受到关注的有两大类磁性材料，一为长程有序磁体，常见的磁有序体系有铁磁
13、体、反铁磁体、亚铁磁体、弱铁磁体和变磁体等（图1-1），另外一类即为低维磁体包括单分子磁体与单链磁体。图1.1 不同长程有序磁体中自旋取向示意图1.2磁性体分类1.2.1 顺磁体（Paramagnet）绝大多数分子磁性材料在室温下表现为顺磁体。顺磁体磁性中心（自旋载体）的磁矩间没有相互作用，取向无序，无外场时净磁矩为零，没有自发磁化。顺磁体的行为符合Curie-Weiss定律2：x = Mmol/H = C/（T-q），其中C = g2J（J+1）/8以-1对T作图，该关系曲线与T轴的截矩为q，q 0时，顺磁离子间为铁磁性相互作用，q 0时，为反铁磁性相互作用（图1.2）。图1.2 顺磁体-1
14、对T的曲线1.2.2 铁磁体（Ferromagnet）铁磁体的磁性来源于电子自旋磁矩的平行有序排列。在铁磁体中，磁矩间由于长程相互作用而自发地采取平行取向，无外场时即在一定范围（磁畴）内产生了净磁矩，即称为自发磁化（Spontaneous Magnetization），形成一个自发磁化达到饱和状态（即磁矩方向一致）的微小区域，称为磁畴（Magnetic Domain），即自发磁化发生在磁畴内3。在无外磁场作用时，磁体内各磁畴的磁矩排列杂乱，平均磁矩为零。在外磁场作用下，磁矩与外磁场同向排列的磁能（Magnetism Energy）将比磁矩与外磁场反向排列的磁能低，导致自发磁化磁矩和外磁场成小角
15、度取向的磁畴处于有利地位，这些磁畴体积逐渐扩大（畴壁位移），而自发磁化磁矩与外磁场成较大角度取向的磁畴体积逐渐缩小。随着外磁场的不断增强，最终取向与外磁场成较大角度的磁畴全部消失，留存的磁畴将向外磁场的方向旋转，若继续增加磁场则所有磁畴都将沿外磁场方向整齐平行排列，磁化达到饱和。1.2.3反铁磁体（Antiferromagnet）在反铁磁状态下，完全相等的原子或电子磁矩的空间取向呈反平行排列4。当温度低于Tc（在反铁磁体中，亦称为Nel温度TN）时，反铁磁有序不产生净磁矩和自发磁化，M随外场缓慢地线性增加。根据原子间交换作用和晶体结构的特点，反铁磁体可以被看作由两套互相穿插的子晶格组成，每种子晶格都均匀磁化，其自旋磁矩平行排列，但这两种子晶格之间的自旋磁矩反平行排列，单个子晶格中的磁矩可以用分子场理论（MFT）处理铁磁体的方法来处理。在TN温度以上，反铁磁体表现为顺磁行为，近似遵守Curie-Weiss定律（图1.3）。图1.3 铁磁体和反铁磁体-T曲线对比1.2.4亚铁磁体（Ferrimagnet）Nel在解释尖晶石型铁氧体的磁行为时首先提出了亚铁磁体的概念，它也是反铁磁体的一个特例5。亚铁磁体中反平行排列的两
