多核铜配合物的合成及功能研究

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1、多核铜配合物的晶体合成及磁性研究目录摘要第一章绪论1.1论文研究背景及意义1.2本论文的主要研究内容第二章分子磁性的理论基础2.1.Hoffmann.分子磁性理论2.2.Kahn分子磁性理论2.3.Noodleman分子磁性理论第三章多核铜配合物的晶体合成方法3.1溶液中晶体的生长3.2界面扩散法3.3蒸汽扩散法3.4凝胶扩散法3.5水热法和溶剂热法3.6升华法第四章多核铜配合物文献综述4.1双核铜配合物4.2四核铜配合物4.3六核铜配合物4.4小结摘要功能配合物的设计、合成及相关性质研究是当前配位化学研究的热点。近几十年来，分子磁学发展迅

2、猛，已成为一个新兴的前沿研究领域，本文围绕桥联多核铜配合物的分子磁学这一前沿课题进行了深入和系统的研究，为进一步丰富和拓展功能配合物的研究提供了一定的理论依据和某些有用的信息。在分子磁学方面，本论文以磁性分子设计为主线，阐述了分子基磁体的基本理论，介绍了制备符合衍射要求的单晶制备方法，并重点研究了桥联多核铜配合物结构及磁-构关系，分析和探讨了磁相互作用与分子结构和电子结构之间的关系，得到一些有价值的信息和结论。对磁交换机理研究和磁性分子设计具有一定指导意义。关键词：磁性、分子基磁体、单晶培养、配位聚合物、多核铜配合物第一章绪论§1.1选题背

3、景与研究意义自十九世纪末二十世纪初Werner奠定配位化学的基础以来，配位化学始终处于无机化学的研究前沿，一个世纪以来，配位化学不仅与化学的其它分支，如有机化学、物理化学、分析化学等，相互交叉、综合，而且不断向其它学科如物理学、材料科学及生命科学等延伸和渗透，形成了许多富有生命力的崭新的边缘学科领域[1]。近二、三十年来，配位化学的研究热点主要集中在以揭示金属离子和生命体系相互作用为主要研究内容的生物配位化学[2]和以开发新颖光学、电学和磁性分子材料为主要目的的功能配位化学[2-7]，在各国有关科学工作者的共同努力下，这些领域的研究成果层出

4、不穷，极大的推动了配位化学的发展。在这种背景下。论文开展了多核金属配合物的设计、结构和分子磁性研究。一、多核金属配合物的分子磁性研究近年来，以开壳层分子（含未成对电子分子）及开壳层分子聚焦体的磁性质为研究内容的边缘学科----分子磁学进入了一个蓬勃发展崭新时期，成为跨越物理、化学、材料科学和生命科学等诸多学科的最为活跃的前沿研究领域之一[5-9]。化学家很早就涉及到分子磁学[10]，过渡金属化合物的磁性研究在配位化学，尤其是配位化学键理论的发展中曾起到了极大的推动作用，磁性测量至今仍然是配位化学的重要研究手段之一。但当今配合物分子磁性研究和

5、重点已由单核配合物转向多自旋载体的多核配合物及配位聚合物。近年来分子磁性的发展动力和研究兴趣主要来自于材料科学和生命科学。在生命科学领域，随着对生命现象研究的不断深入，人们发现许多生命过程利用了金属离子及金属离子之间和相互作用，具有磁偶合相互作用和多核配位中心存在于许多金属蛋白和金属酶和活性部位，例如，细胞色素氧化酶（CytochromeOxidase）的活性部位包含反铁偶合的CuII-FeIII中心［11］；酪氨酸酶（Tyrosinase）含有反铁磁偶合的双铜（II）单元；许多非血红素铁蛋白中存在氧原子桥联的双铁。这些偶合体系参与了金属的

6、存储与转移、载氧及酶催化等重要的生命活动。研究这些体系中金属离子间的磁相互作用，阐明磁性与活性中心结构及生物活性之间的关系，是世纪之交和生命科学给生物无机化学、分子磁学等相关领域提出的挑战性课题之一［12］，该课题将有助于揭示金属酶催化等生命过程和化学物理本质，对分子生物工程的实施和生物功能材料的研制有重要和意义。在材料科学领域，具有特殊的光、电和磁学性质的各种新型分子功能材料发展异常迅猛，在磁性分子材料方面，分子基磁体、单分子磁体和自旋转换配合物表现出十分诱人的应用前景，因而得到各国科学家的广泛关注：（1）分子基铁磁体是指在一定临界温度（

7、Tc）下具有自发磁化作用的分子性化合物［13-16］。在信息储存与转换等方面有很大的潜在应用价值。根据自旋载体的不同，分子基磁体可分为无机配合物体系［17、18］、有机自由基体系［19］金属-自由基体系［20、21］三种类型，其中以第一类体系的研究最为广泛和深入。（2）单分子磁体是一种可磁化的分子［22-24］，其分子磁矩的取向发生反转时需克服一个较大的能垒，在低温下可观察到异相（out-of-phase）交流磁化率信号和磁滞回线。一些单分子磁体还表现出磁化量子隧道效应。在应用上，有可能利用单分子磁体研制存储密度极高的量子存储元件，用于未来

8、的量子计算机。（3）自旋转移效应（spin-transition）是指在某种外界微扰（光辐射或温度、压力的变化）下，某些金属配合物体系在高自旋态（HS）和低自旋态（LS）之间发生