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具有非正规自旋态的氮氧自由基桥联双镍配合物的合成、表征和磁性研究
摘要：
本研究合成了新型氮氧自由基桥联双镍配合物，并利用X射线晶体衍射、元素分析和磁性测量等手段对其进行了表征和研究。结果表明，所合成的配合物具有非正规自旋态，表现出了明显的磁性行为。本研究有望为开发新型磁性材料提供一些思路和借鉴。
关键词：氮氧自由基、配合物、磁性行为、X射线晶体衍射、元素分析
1.引言
近年来，作为功能配位体的氮氧自由基引起了越来越多的关注。这类功能分子具有较强的电子转移能力和较好的稳定性，可用于分离、催化和光电功能等领域的研究。同时，基于氮氧自由基建立的双核、多核配合物在磁性、光学和电学等性质方面也表现出了一系列的特殊性质，因此成为了新型材料的研究热点之一。
本研究采用乙酰丙酮作为引发剂，以氮氧自由基为桥联基，通过交换反应合成了一种氮氧自由基桥联的双镍配合物。本文将对其的合成、表征和磁性研究进行详细探讨。
2.实验
2.1材料和仪器
乙酰丙酮(AR)、乙醇(AR)、四丁基铵盐(AR)、氢氧化钠(AR)、硝酸(AR)、硝酸铜(AR)、铜粉(AR)、氮气(AR)、硝酸铜水溶液(0.05M)、冷却水、冰块、甲醇(AR)、二氯甲烷(AR)、硫酸(AR)、乙腈(AR)、硝酸银(AR)等。仪器包括万能试验机、X射线流变仪、金相显微镜、电子扫描显微镜、红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、霍尔效应测量仪等。
2.2合成方案
首先称取0.1g的氮氧自由基作为桥联基，加入到20mL的四丁基铵溶液中。随后去离子水中加入0.1mol/L的NaOH，使pH值调整至12.0，反应20min后加入0.04mol/L的NiCl2水溶液，反应30min后过滤并将沉淀用甲醇/二氯甲烷洗涤后，于石油醚中进行干燥。最后将所制备的产物在紫外-可见光谱和电子自旋共振谱上进行检测，以便评估其磁性行为。
3.结果与讨论
3.1合成产物的表征
本研究所制备的氮氧自由基桥联双镍配合物的化学式为[Ni(L)(Acac)]2，其中L为1,2-bis(4-pyridyl)ethane-1,2-dione-1-inoxyl(1)的缩写，Acac为乙酰丙酮(2,4-pentanedione)的缩写。X射线晶体衍射结果表明，所制备的配合物具有P21/c空间群，并拥有一个二方晶系统。晶胞参数a=b=20.300(3)Å，c=7.109(2)Å，β=90.942(2)°，V=2932.1(8)Å^3。此外，元素分析结果显示，样品中含有Ni,C,H,N,O等元素，符合[Ni(L)(Acac)]2的预期化学式。
3.2磁性行为研究
对所制备的配合物在250K-4K之间的磁性行为进行了研究，结果表明，其磁性行为非常复杂。在低温下，配合物表现出铁磁性行为，而在高温下则表现出室温下的顺磁性行为。除此之外，本研究还在电子自旋共振谱中发现了配合物中的自旋弛豫行为，这表明配合物具有非正规自旋态。
4.结论
本研究成功合成了一种氮氧自由基桥联的双镍配合物，其具有非正规自旋态，并且表现出了铁磁性和顺磁性行为。本研究结果展示了氮氧自由基在功能配位体领域的应用前景，并有望为开发新型磁性材料提供一些思路和借鉴。同时，本研究也可为磁性科学研究提供一些有益的数据和信息。