一种钴基单离子磁体材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种钴基单离子磁体磁性材料、制备方法及其应用，所述钴基单离子磁体材料的化学式为[Co(BPA‑TPA)]·(BF

A cobalt based single ion magnet material, preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种钴基单离子磁体材料、制备方法及其应用
本专利技术属于新型高密度磁存储材料，特别涉及一种钴基单离子磁体材料、制备方法及其应用。
技术介绍
磁性材料用途广泛，其应用市场超过了半导体材料。其中，信息存储已是磁性材料最大的应用之一。随着信息技术的发展，人们需求电子器件的集成数目成指数倍数增长而器件尺寸不断地减小。这种集成化和微型化的不断发展将受到加工工艺以及成本的限制，造成现代电子器件集成技术难以逾越的障碍。因此，研制开发分子基磁性材料已成为科学家们关注的热点。单分子磁体(SMM)是分子基磁性材料研究的重要领域。它既能表现经典磁体的宏观磁性，又能表现微观粒子的量子隧穿效应，已成为连接磁性经典理论和量子理论之间的桥梁，而且在高密度信息存储、量子计算机和分子自旋学有着巨大的应用潜能。SMM的翻转能垒U是由体系的基态自旋值(S)和负的零场分裂能参数(D)共同决定，其关系为U＝S2|D|或(S2-1/4)|D|。最初，研究者们选择合适的桥联配体来调节各自旋载体间的磁相互作用为铁磁相互作用，提高基态自旋值(S)，从而获得单分子磁体。这类SMMs主要集中在含锰、钴、铁和镍等过渡金属的簇合物。然而，研究者们发现S的增大会使D值减小，仅通过提高S并不能有效提高翻转能垒U值。为此，研究者利用具有较强磁各向异性的镧系离子和过渡金属离子构筑单核配合物，通过提高D值而得到单分子磁体。而这类单分子磁体由于分子结构中仅具有一个磁性中心，也被称之为单离子磁体(SIM)。自Long等人在2010年报道了首例过渡金属单离子磁体K[(tpaMes)FeII][1]以来，基于3d过渡金属的单离子磁体吸引了研究者们的关注，并得到了迅速发展。目前，已有基于Mn(III)、Fe(I/II/III)、Co(II)、Ni(I)、Cr(II)和Re(IV)等磁性中心的单离子磁体被报道。然而，基于过渡金属的单离子磁体目前大多数为低配位(配位数为2～6)化合物，高配位(配位数为7～8)的过渡金属的单离子磁体鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有单冠三棱柱构型的钴基单离子磁体磁性材料、制备方法及其应用。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种钴基单离子磁体材料，其创新点在于：所述钴基单离子磁体材料的化学式为[Co(BPA-TPA)]·(BF4)2，其中BPA-TPA为有机配体2,6-二(二(2-吡啶基甲基)胺)甲基吡啶，其化学结构为：Co(II)与有机配体BPA-TPA的七个氮原子配位，形成单冠三棱柱的配位构型；该单核钴配合物属于三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为α＝71.015(2)°，β＝67.784(2)°，γ＝70.936(2)°。一种上述的钴基单离子磁体材料的制备方法，其创新点在于：所述制备方法包括如下步骤：步骤1：在封闭状态下，无水卤化钴CoX2在乙腈溶液中与四氟硼酸银AgBF4搅拌混合反应，生成AgX沉淀，其中，X＝Cl或Br；步骤2：过滤去除步骤1生成的AgX沉淀，然后在滤液中加入有机配体BPA-TPA，搅拌30-35min；步骤3：搅拌完成后，将步骤2形成的混合溶液转移至试管中，并缓慢加入乙醚进行两相扩散即得该钴基单离子磁体材料。进一步地，所述步骤1中AgBF4与CoX2的摩尔比为2:1，乙腈的用量为每0.5mmoL的CoX2对应于4-7mL的乙腈。进一步地，所述步骤2中有机配体BPA-TPA与步骤1中CoX2的摩尔比为1～1.3:1。进一步地，所述步骤3中乙醚的用量为步骤1中乙腈的2-4倍。一种上述的钴基单离子磁体材料的应用，其创新点在于：所述钴基单离子磁体材料用作分子基磁性材料。本专利技术的优点在于：本专利技术钴基单离子磁体磁性材料、制备方法及其应用，研发了一种高配位(配位数为7～8)的过渡金属的单离子磁体，且提供的制备方法简单、可控性好，所制备的配合物可用于制备磁性材料。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为实施例3钴基单离子磁体[Co(BPA-TPA)]·(BF4)2中配阳离子[Co(BPA-TPA)]2+的晶体结构图。图2为实施例3钴基单离子磁体[Co(BPA-TPA)]·(BF4)2的粉末X-射线衍射图。图3为实施例3钴基单离子磁体[Co(BPA-TPA)]·(BF4)2的直流磁化率测试图。图4为实施例3钴基单离子磁体[Co(BPA-TPA)]·(BF4)2的场依赖的磁化强度曲线图。图5为实施例3钴基单离子磁体[Co(BPA-TPA)]·(BF4)2对温度依赖的虚部交流磁化率曲线图。图6为实施例3钴基单离子磁体[Co(BPA-TPA)]·(BF4)2的Cole-cole曲线图。具体实施方式下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。本专利技术钴基单离子磁体材料，该钴基单离子磁体材料的化学式为[Co(BPA-TPA)]·(BF4)2，其中BPA-TPA为有机配体2,6-二(二(2-吡啶基甲基)胺)甲基吡啶，其化学结构为：Co(II)与有机配体BPA-TPA的七个氮原子配位，形成单冠三棱柱的配位构型；该单核钴配合物属于三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为α＝71.015(2)°，β＝67.784(2)°，γ＝70.936(2)°。本专利技术钴基单离子磁体材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：步骤1：在封闭状态下，无水卤化钴CoX2在乙腈溶液中与四氟硼酸银AgBF4搅拌混合反应，生成AgX沉淀，其中，X＝Cl或Br；步骤2：过滤去除步骤1生成的AgX沉淀，然后在滤液中加入有机配体BPA-TPA，搅拌30-35min；步骤3：搅拌完成后，将步骤2形成的混合溶液转移至试管中，并缓慢加入乙醚进行两相扩散即得该钴基单离子磁体材料。作为实施例，具体的实施方式为步骤1中AgBF4与CoX2的摩尔比为2:1，乙腈的用量为每0.5mmoL的CoX2对应于4-7mL的乙腈，步骤2中有机配体BPA-TPA与步骤1中CoX2的摩尔比为1～1.3:1，步骤3中乙醚的用量为步骤1中乙腈的2-4倍。本专利技术的钴基单离子磁体材料用作分子基磁性材料。下面通过具体的实施例来对本专利技术的钴基单离子磁体材料进行详细说明，具体如下：实施例1：将CoCl2(0.5mmol)和AgBF4(1mmol)在5mL乙腈溶液中搅拌混合，立即产生白色絮状AgCl沉淀，过滤去除沉淀，在滤液中加入有机配体BPA-TPA(0.5mmol)，搅拌30min，转移至试管中，缓慢滴入10mL乙醚形成两相分层，2天后乙醚完全扩散至下层乙腈溶液中，得到该钴基单离子磁体材料的晶体。本实施例制备单离子磁体的产率为43.8％。实施例2：将CoCl2(0.5mmol)和AgBF4(1mmol)在7mL乙腈溶液中搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钴基单离子磁体材料，其特征在于：所述钴基单离子磁体材料的化学式为[Co(BPA-TPA)]·(BF

【技术特征摘要】
1.一种钴基单离子磁体材料，其特征在于：所述钴基单离子磁体材料的化学式为[Co(BPA-TPA)]·(BF4)2，其中BPA-TPA为有机配体2,6-二(二(2-吡啶基甲基)胺)甲基吡啶，其化学结构为：Co(II)与有机配体BPA-TPA的七个氮原子配位，形成单冠三棱柱的配位构型；
该单核钴配合物属于三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为α＝71.015(2)°，β＝67.784(2)°，γ＝70.936(2)°。


2.一种权利要求1所述的钴基单离子磁体材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤1：在封闭状态下，无水卤化钴CoX2在乙腈溶液中与四氟硼酸银AgBF4搅拌混合反应，生成AgX沉淀，其中，X＝Cl或Br；
步骤2：过滤去除步骤1生成的AgX沉淀，然后在滤液中加入有机配体BPA-TPA，搅拌30...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，蔡星伟，易刚吉，赵文，张春洋，袁爱华，
申请(专利权)人：江苏科技大学，江苏科技大学海洋装备研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32