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近年来,磁性配位聚合物因其在信息存储和磁传感等领域的潜在应用前景,吸引了化学、材料和信息技术等多个学科广泛的研究兴趣。其中,磁结构的设计和控制是建构分子基磁材料的关键。前人的研究表明,配合物的磁结构受多种因素的影响,包括磁性中心的种类,桥连配体的配位模式,体系的反应条件以及外界刺激等。本论文选定钴(Ⅱ)、锰(Ⅱ)、镍(Ⅱ)离子作为磁性中心,从以下三方面展开工作:1、建构醇氧桥连配位聚合物,2、建构多孔配位聚合物,3、建构缠绕配位聚合物;合成了二十二个配位聚合物,并深入研究它们结构与磁学性质之间的关系。 首先,本论文选用螯合型醇胺类配体,芳香多羧酸配体和钴(Ⅱ),锰(Ⅱ)离子反应,成功将醇氧桥引入磁性配位聚合物中,合成了以下七例配合物:[Co2(Htea)(pta)]n(1),{[Co3(Htea)2(pta)]·H2O}n(2),[Co4(Htea)(tea)(pta)(OAc)]· MeCN}n(3),{[Co2(Htea)(tpa)]·H2O}n(4),[Co4(Htea)2(btec)]n(5),[Co7(tea)(Htea)2(btc)2(OH)(H2O)]·MeOH}n(6),{[Mn4(H2teda)2(bpa)2]·H2O}n(7)。其中1-3是相同的起始物,改变反应溶剂和温度得到的。它们均为一维链状结构,但具有不同的结构基元。磁性测试表明:1表现为自旋倾斜反铁磁,2同时表现出铁磁性和反铁磁性,而3表现为典型的反铁磁性。改用对苯二甲酸(H2tpa)和1,2,4,5-苯四甲酸(H4btec)作为辅助配体分别得到配合物4和5。其中4是基于四核钴簇的二维结构,而5则是基于一维钴链的二维结构。5与1具有相同的[Co(Co(Htea))]n磁性中心。但磁性测试表明5中只存在普通的反铁磁性。另外,选用1,2,3-苯三甲酸(H3btc)作为辅助配体,得到了另一例二维层状结构6。在其结构中包含两种新颖的磁性中心:一种是类似3结构中的一维钴链,另一种是六核钴簇。磁性测试表明,与配合物3相比,六核钴簇的引人在低场区产生了磁滞现象。最后,通过二乙醇胺(H2dea),2,2-联苯二羧酸(H2dpa)和锰(Ⅱ)离子在高温下的原位反应,得到了一例基于[Mn4O4]簇的二维配位聚合物7。 其次,本论文通过选用刚性线性配体与钴(Ⅱ)离子和1,2,3-苯三甲酸反应得到了以下七例配合物:{[Co2(μ3-OH)(btc)(bpe)(H2O)]·H2O}n(8),{[Co3(btc)2(bpe)3(H2O)2]·4H2O}n(9),{[Co3(btc)2(bpe)3(H2O)2]·12H2O}n(10),{[Co4(btc)2(Hbtc)(H2O)4]·7H2O}n(11),{[Co2(btc)(pda)(H2O)]·3H2O}n(12),[Co2(btc)(pda)(H2O)]n(13),[Co2(btc)(pda)(H2O)]n(14)。其中配合物8-10是通过相同的起始物调节反应体系pH值得到的。11和12都具有层柱状多孔结构。其中配合物12在高温诱导下通过分步的单晶到单晶的转换,首先在150℃左右,失去配位和结晶溶剂分子生成不稳定的中间态13;然后在更高温度的作用下(300℃),进一步发生大幅的重排转变为稳定的配合物14。在12到14结构变化中涉及多个配位键的断裂和生成以及配体的整体旋转和平移。利用单晶衍射,变温粉末和热重-差热分析等手段对结构转变过程进行研究。性能测试显示结构的改变导致材料从微孔结构转变为无孔结构,而其磁性则从顺磁性转变为具有自旋翻转现象的反铁磁性。 最后,本论文通过选用半刚性的联苯咪唑配体,芳香多羧酸配体与钴(Ⅱ),锰(Ⅱ),镍(Ⅱ)离子自组装得到了八例配合物:Co2(pta)2(bimb)(H2O)4]n(15),[Mn2(pta)2(bimb)(H2 O)4]n(16),[Ni2(pta)2(bimb)(H2O)4]n(17),[Co2(pta)2(bmib)]n(18),{[Co(dpa)(btb)]·2H2O}n(19),{[Co(bpa)(bimb)]· H2O}n(20),{[Ni(bpa)(bimb)]·H2O}n(21),{[Co3(btc)2(bimb)3]·7H2O}n(22)。其中配合物15-19均为二维层状结构。配合物20和21是三维自穿插结构。配合物22则为前所未见的三级有序缠绕结构,其中包含基于一维到二维互锁的自穿插,基于二重互穿的自穿插和二维到三维的互锁三种缠绕类型的分级有序组装。