一种室温附近的磁开关材料及其制备方法技术

一种室温附近的磁开关材料[C3‑MIM][Ni(mnt)2]及其制备方法。所述材料的化学式为C15H13N6NiS4，属于三斜晶系空间群P‑1，其中一个不对称单元包含一个有机阳离子和一个[Ni(mnt)2]

Magnetic switch material near room temperature and preparation method thereof

A near room temperature magnetic switch material [C3 MIM][Ni (MNT) 2] and its preparation method. The chemical formula of the material is C15H13N6NiS4, belonging to P three triclinic space group 1, one asymmetric unit contains an organic cation and a [Ni (MNT) 2]

【技术实现步骤摘要】
一种室温附近的磁开关材料及其制备方法
本专利技术属于磁开关材料领域，具体涉及一种室温附近的磁开关材料及其制备方法。
技术介绍
磁电阻材料(magneto-resistancematerial)是一种具有显著磁电阻效应的磁性材料。强磁性材料在受到外加磁场作用时引起的电阻变化，称为磁电阻效应。不论磁场与电流方向平行还是垂直，都将产生磁电阻效应。前者(平行)称为纵磁场效应，后者(垂直)称为横磁场效应。一般强磁性材料的磁电阻率(磁场引起的电阻变化与未加磁场时电阻之比)在室温下小于8％，在低温下可增加到10％以上。已使用的磁电阻材料主要有镍铁系和镍钴系磁性合金。室温下镍铁系坡莫合金的磁电阻率约1％～3％，若合金中加入铜、铬或锰元素，可使电阻率增加；镍钴系合金的电阻率较高，可达6％。与利用其他磁效应相比，利用磁电阻效应制成的换能器和传感器，其装置简单，对速度和频率不敏感。磁电阻材料已用于制造磁记录磁头、磁泡检测器和磁膜存储器的读出器等。随着微电子的迅速发展，分子水平的电子器件材料的研究越来越受到人们的关注。越来越多的双稳体系被用作分子基材料器件的载体，在温度传感器、光开关及信息记忆、储存等领域得到应用。双-(二硫烯)金属配合物具有化学稳定性好、易于修饰等优点，可以通过改变配合物的中心离子电子构型、平衡阳离子的分子构型以及配体分子构型等调控配合物的转变性质从而获得更为广泛的分子双稳体系。对于双-(二硫烯)金属配合物分子基材料来说，热磁滞特性能在室温迅速变化尤为罕见。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种室温附近的磁开关材料。本专利技术的材料是自旋转变双-(二硫烯)金属配合物，在室温下有热滞后现象。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种室温附近的磁开关材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]，其化学式为C15H13N6NiS4，属于三斜晶系空间群P-1，其中一个不对称单元包含一个有机阳离子和一个[Ni(mnt)2]-阴离子。作为优选，所述材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]沿着晶体学a-轴方向形成独立柱状堆积，在[Ni(mnt)2]-阴离子堆积柱内相邻的阴离子形成阴离子二聚体。作为优选，所述材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]中[Ni(mnt)2]-柱内相邻的Ni…Ni距离为3.876-和4.435-本专利技术所述的室温附近是指24±30℃的范围。对本专利技术的化合物[C3-MIM][Ni(mnt)2]的磁性质研究中发现，在2-400K测试区间内，该化合物在室温附近发生了非常有趣的磁相变，且在降温过程中，该化合物磁化率还呈现了明显的热滞后现象，热滞回宽约为70K。因此，本专利技术的化合物是一种理想的室温磁开关材料。本专利技术的目的之一还在于提供本专利技术所述的室温附近的磁开关材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]的制备方法，包括如下步骤：(1)向NiCl2·6H2O水溶液中加入Na2mnt(C4N2S2Na)的水溶液，反应后得到红色溶液，过滤得到溶液A；(2)将1-甲基咪唑和1-溴丙烷溶于丙酮中，然后在加热下反应，溶液出现分层，上层为无色透明溶液，下层为大量油状液体，将下层液体分出，并将其萃取，蒸干后溶于水中得到溶液B；(3)向溶液A中加入溶液B，加入过程中即产生大量暗红色沉淀，搅拌，过滤沉淀物，洗涤，干燥；粗产物溶解并过滤后，半密闭，挥发结晶，得红色晶体C，产率约为90％；(4)将I2甲醇溶液加入到C的甲醇溶液中，搅拌后加入甲醇，静置后过滤析出的微晶，洗涤，干燥，将干燥后得到的粗产品溶解后挥发，得到目标产物[C3-MIM][Ni(mnt)2]。上述磁开关材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]的制备方法操作简单，产率高。作为优选，步骤(1)中NiCl2·6H2O水溶液中NiCl2·6H2O的浓度为5-20mol/mL，例如为6mol/L、8mol/L、11mol/L、13mol/L、17mol/L、19mol/L等，优选为10mol/mL。优选地，Na2mnt的水溶液中Na2mnt的浓度为4-20mol/mL，例如为4.8mol/L、6mol/L、8mol/L、11mol/L、13mol/L、17mol/L、19mol/L等，优选为8-10mol/mL。优选地，NiCl2·6H2O水溶液与Na2mnt的水溶液的体积比为1:1-4，例如为1:1.2、1:1.6、1:2.5、1:3、1:3.5等，优选为1:2。NiCl2·6H2O与Na2mnt的摩尔比例优选为1:0.4-8，例如为1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.75等。如果此比例低于1:0.4，如1:0.2、1:0.1等，则会使产物的产率很低，如果此比例高于1:8，如为1:10、1:15等，则会大大增加方法的成本。优选地，所述加入在略微加热和/或搅拌下进行。优选地，所述略微加热的温度为30-60℃。优选地，所述搅拌的时间为5min以上，优选为10min。作为优选，步骤(2)中1-甲基咪唑和1-溴丙烷的摩尔比为1:0.5-3，例如为1:0.8、1:1.2、1:1.6、1:2.5、1:2.8等，优选为1:1-1.5。优选地，1-甲基咪唑在丙酮中的浓度为20-100mol/L，例如为26mol/L、38mol/L、51mol/L、63mol/L、77mol/L、89mol/L、96mol/L等，优选为30-50mol/L。优选地，所述加热的温度为35-100℃，例如为38℃、45℃、52℃、59℃、64℃、68℃、75℃、82℃、89℃、93℃、98℃等，优选为50-80℃，所述反应的时间为5小时以上，例如为5.2小时、5.7小时、7.5小时、9.2小时、10.7小时、15.5小时、16小时、18小时等，优选为12-18小时。将下层液体分出可通过本领域公知的技术如分液漏斗等分离出来。优选地，所述萃取使用乙酸乙酯进行，优选进行多次。此步对最终产物的纯度有着重要的影响，如果这步产物不纯，引入到后一步反应，会导致最终产物无法提纯。蒸干可用本领域已知的技术进行，如旋转蒸发等。优选地，所述水与丙酮的体积比为1:0.5-2，例如为1:0.8、1:1.2、1:1.6、1:1.8等，优选为1:1。作为优选，步骤(3)中加入为缓慢滴加入。优选地，溶液A与溶液B的体积比为1:1-4，优选为1:2。优选地，所述搅拌的时间为15min以上，优选为30-50min。优选地，所述洗涤使用蒸馏水进行。优选地，所述洗涤为洗涤至滤液呈无色。优选地，所述干燥为真空干燥。优选地，所述粗产物溶解使用甲醇。优选地，挥发结晶在空气中进行。优选地，所述挥发结晶的时间为2天以上，优选为1周左右。作为优选，步骤(4)中I2的甲醇溶液中I2的浓度为10-50mol/L，例如为11mol/L、13mol/L、17mol/L、19mol/L、26mol/L、35mol/L、42mol/L、47mol/L等，优选为20-30mol/L。优选地，I2的甲醇溶液与C的甲醇溶液的体积比为1:1-5，优选为1:2。甲醇氧化及I2的使用量对产物品质很重要，优选控制I2与C的物质的量比为1:1-1.5，例如为1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4等，优选1:1.25左右，以保证氧化反应进行完全，否则会得到二价和三价本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室温附近的磁开关材料[C3‑MIM][Ni(mnt)2]，其化学式为C15H13N6NiS4，属于三斜晶系空间群P‑1，其中一个不对称单元包含一个有机阳离子和一个[Ni(mnt)2]

【技术特征摘要】
1.一种室温附近的磁开关材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]，其化学式为C15H13N6NiS4，属于三斜晶系空间群P-1，其中一个不对称单元包含一个有机阳离子和一个[Ni(mnt)2]-阴离子。2.根据权利要求1所述的磁开关材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]，其特征在于，所述材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]沿着晶体学a-轴方向形成独立柱状堆积，在[Ni(mnt)2]-阴离子堆积柱内相邻的阴离子形成阴离子二聚体；优选地，所述材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]中[Ni(mnt)2]-柱内相邻的Ni…Ni距离为和3.权利要求1或2所述的室温附近的磁开关材料[C3-MIM][Ni(mnt)2]的制备方法，包括如下步骤：(1)向NiCl2·6H2O水溶液中加入Na2mnt的水溶液，反应后过滤得到溶液A；(2)将1-甲基咪唑和1-溴丙烷溶于丙酮中，然后在加热下反应，溶液出现分层，将下层液体分出，并将其萃取，蒸干后溶于水中得到溶液B；(3)向溶液A中加入溶液B，搅拌，过滤沉淀物，洗涤，干燥；粗产物溶解并过滤后，半密闭，挥发结晶，得红色晶体C；(4)将I2甲醇溶液加入到C的甲醇溶液中，搅拌后加入甲醇，静置后过滤析出的微晶，洗涤，干燥，将干燥后得到的粗产品溶解后挥发，得到目标产物[C3-MIM][Ni(mnt)2]。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中NiCl2·6H2O水溶液中NiCl2·6H2O的浓度为5-20mol/mL，优选为10mol/mL；优选地，Na2mnt的水溶液中Na2mnt的浓度为4-20mol/mL，优选为8-10mol/mL；优选地，NiCl2·6H2O水溶液与Na2mnt的水溶液的体积比为1:1-4，优选为1:2；优选地，所述加入在略微加热和/或搅拌下进行；优选地，所述略微加热的温度为30-60℃；优选地，所述搅拌的时间为5min以上，优选为10min。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，段海宝，于姗姗，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32