| 系統識別號 | U0002-2406200817482500 |
|---|---|
| DOI | 10.6846/TKU.2008.00844 |
| 論文名稱(中文) | 氰基架橋釓-鐵(Ⅲ)錯合物之合成、晶體構造與磁性之研究 |
| 論文名稱(英文) | Synthesis, Crystal Structures and Magnetic Properties of Cyano-Bridged Gadolinium-Iron(Ⅲ) Complexes |
| 第三語言論文名稱 | |
| 校院名稱 | 淡江大學 |
| 系所名稱(中文) | 化學學系碩士班 |
| 系所名稱(英文) | Department of Chemistry |
| 外國學位學校名稱 | |
| 外國學位學院名稱 | |
| 外國學位研究所名稱 | |
| 學年度 | 96 |
| 學期 | 2 |
| 出版年 | 97 |
| 研究生(中文) | 劉欣怡 |
| 研究生(英文) | Hsin-I Liu |
| 學號 | 695160472 |
| 學位類別 | 碩士 |
| 語言別 | 繁體中文 |
| 第二語言別 | 英文 |
| 口試日期 | 2008-06-20 |
| 論文頁數 | 137頁 |
| 口試委員 |
指導教授
-
魏和祥
委員 - 王瑜 委員 - 王伯昌 |
| 關鍵字(中) |
鑭系金屬錯合物 氰基架橋錯合物 磁性性質 晶體結構 |
| 關鍵字(英) |
Lanthanide Complexes Cyano-Bridged Complexes Magnetic Properties Crystal Structure |
| 第三語言關鍵字 | |
| 學科別分類 | |
| 中文摘要 |
本論文主要合成釓金屬的普魯士藍錯合物,得到四個以CN為架橋基4f-3d雙金屬錯合物及其單晶結構, [Gd(DMF)3(o-phen)(H2O)2Fe(CN)6]2•H2O(1) [Gd(DMF)3(bpy)(H2O)Fe(CN)6]2•2H2O(2) [Gd(DMF)2(o-phen)(H2O)2Fe(CN)6]n•3nH2O•0.5n(DMF) (3) [Gd(H2O)2Fe(CN)6]•2H2O (4) 其中錯合物1, 2, 3和4分別為異雙核,四核,一維及三維結構。在溫度範圍(2 - 300 K)測得這些透過CN架橋連接釓金屬與鐵(Ⅲ)錯合物的變溫磁化率,錯合物1, 2和3皆為反鐵磁性偶合作用,錯合物4在低溫下存在相轉移(phase – transition),並在T = 6 K和16 K下測量磁化強度(M) (H = 0 - 5 T),T = 16 K之實驗曲線符合基態總自旋量子數S = 3之理論曲線,但是T = 6 K之實驗曲線卻發現有兩個總自旋量子數,在低磁場下,符合S = 4之理論曲線,在高磁場下則符合S = 3之理論曲線。 |
| 英文摘要 |
Four novel cyano-bridged 4f-3d-metal complexes,
[Gd(DMF)3(o-phen)(H2O)2Fe(CN)6]2•H2O (1),
[Gd(DMF)3(bpy)(H2O)Fe(CN)6]2•2H2O(2),
[Gd(DMF)2(o-phen)(H2O)2Fe(CN)6]n•3nH2O•0.5n(DMF) (3),
[Gd(H2O)2Fe(CN)6]•2H2O (4),
have been prepared and X-ray structural characterization. There are found that complexes 1, 2, 3 and 4 are dinuclear, trteanuclear, 1-D nd 3-D network structures, respectively. The temperature ( 2 – 300 K ) dependence of magnetic susceptibility measurements of these Gd3+-NC-Fe3+ complexes shown that complexes 1, 2 and 3 are antiferromagnetic interactions,complexes 4 at low temperature exhibits phase-transition. The field dependence ( 0 - 5 T ) of the magnetization of 4 measured at 6 K and 16 K show saturation of the magnetization. At T = 16 K curve shown correspond to total spin of ground state ST = 3, however, at T = 6 K curve shown two total spin states, one correspond to ST = 4 at low field and the other correspond to ST = 3 at high field.
|
| 第三語言摘要 | |
| 論文目次 |
目錄..............................................І
圖索引...........................................Ⅲ
表索引...........................................Ⅶ
第一章 緒論......................................1
1-1. 前言...............................................1
1-2. 分子磁性材料.......................................3
1-3. CN– 架橋基配位.....................................8
1-4. [MIII(CN)6]3– 共振式...............................10
1-5. 光激發............................................12
1-6. 普魯士藍錯合物....................................14
1-7. 鑭系金屬[M(CN)6]3-錯合物...........................19
1-8. 研究動機及目的....................................42
第二章 實驗與數據分析...........................43
2-1. 合成..............................................43
2-1-1. 合成錯合物....................................43
2-1-2. 使用試劑......................................44
2-1-3. 雙金屬錯合物之合成方法........................45
2-2. 物質分析與物化性測定..............................47
2-2-1. 使用儀器......................................47
2-3. 原理與數據處理....................................48
2-3-1. 紅外線光譜....................................48
2-3-2. 元素分析數值..................................50
2-3-3. 晶體結構解析..................................51
2-3-4. 磁性..........................................52
第三章 結果與討論...............................55
3-1. 異雙核 [Gd(DMF)3(o-phen)(H2O)2Fe(CN)6]2•H2O(1)..55
3-2. 環狀四核 [Gd(DMF)3(bpy)(H2O)Fe(CN)6]2•2H2O(2)...64
3-3. 一維結構
[Gd(DMF)3(o-phen)(H2O)Fe(CN)6]2•8H2O•(DMF)(3)..73
3-4. 三維結構 [Gd(H2O)2Fe(CN)6]•2H2O (4) ............83
第四章 結論.....................................98
參考文獻.........................................100
附錄A. 單晶結構原始資料表及鍵長(Å)與鍵角(°).....107
附錄B. 變溫磁性數據原始資料....................128
附錄C. 變磁場磁性數據原始資料..................135
圖 索 引
圖1-2-1. 磁作用表現圖................................4
圖1-3-1. [BIII(CN)6]3– 形成雙金屬複錯合物之三維架構.....9
圖1-4-1. [Fe(CN)6]3- 共振穩定式.......................10
圖1-4-2. 雙核磁軌域作用圖...........................10
圖1-4-3(a). t2g eg正交作用圖.............................11
圖1-4-3(b). t2g重疊作用圖...............................11
圖1-5-1. Co[Fe(CN)6]經照光改變spin方向圖............12
圖1-5-2. 逆磁Fe(II)-Co(III)照光形成鐵磁性Fe(III)-Co(II)..13
圖1-5-3. Ni(II)[Fe(II)(CN)5NO]光激發產生磁自旋偶合.......13
圖1-6-1. 普魯士藍的單位晶格圖.......................14
圖1-6-2. 普魯士藍分子軌域作用圖.....................15
圖1-6-3. [Nd(DMF)4(H2O)3(μ-CN)Fe(CN)5•H2O]磁性性質圖18
圖1-7-1. [LaFe(CN)6∙5H2O]結構圖......................20
圖1-7-2. [Sm Fe(CN)6]異雙核錯合物單晶結構及Sm(Ⅲ)離子配
位圖 21
圖1-7-3. [SmFe]單晶結構及磁性性質圖.................21
圖1-7-4. [HoFe]單晶結構及磁性性質圖.................22
圖1-7-5. Gd(Ⅲ)及[Cr(CN)6]3-四核及一維鍊狀結構圖......22
圖1-7-6. [LnFe(CN)6]單晶結構及磁性性質圖[Ln = Sm、Gd、
Dy] ......................................23
圖1-7-7. Sm2Fe2單晶結構圖及構形.....................24
圖1-7-8. Dy2Fe2單晶結構圖及構形.....................24
圖1-7-9. Sm2Fe2磁性性質圖...........................25
圖1-7-10. Dy2Fe2磁性性質圖...........................25
圖1-7-11. [Ce3+ - Co3+]單晶結構及氫鍵作用示意圖.........26
圖1-7-12. [Yb3+ - Fe3+]單晶結構及xy平面鏈狀堆疊圖......27
圖1-7-13. [Gd3+ - Fe3+] yz平面堆疊及π-π作用示意圖......28
圖1-7-14. [Sm3+ - Fe3+]磁性表現圖.......................28
圖1-7-15. [Gd3+ - Fe3+]磁性表現圖.......................29
圖1-7-16. [Nd3+ - Co3+]單晶結構及Nd(Ⅲ)離子配位圖.......30
圖1-7-17. [Ln3+ - Co3+]磁性表現及分子間氫鍵示意圖.......30
圖1-7-18. [Tb3+ - Fe2+]單晶結構及2-D結構圖..............31
圖1-7-19. [Sm3+ - Fe2+]單晶結構及1-D結構圖.............32
圖1-7-20. [Tb3+ - Fe2+]磁性表現圖........................32
圖1-7-21. [Nd3+ - Fe3+]單晶結構圖.......................33
圖1-7-22. [Nd3+ - Fe3+]氫鍵作用示意圖...................34
圖1-7-23. [Sm3+ - Fe2+]π-π作用示意圖..................34
圖1-7-24.(a)[Nd3+ - Cr3+]單晶結構圖....................35
圖1-7-24. b)[Nd3+ - Cr3+] 1-D鏈狀結構圖.................35
圖1-7-25. a)[Nd’3+ - Cr3+]單晶結構圖...................36
圖1-7-25. b)[Nd’3+ - Cr3+] 1-D鏈狀結構圖...............36
圖1-7-26. (a) (b) (c)[La3+ - Cr3+]氫鍵作用示意圖........37
圖1-7-26. d)[La3+ - Cr3+]π-π作用示意圖.................37
圖1-7-27. (a) (b) (c) (b)[Ho3+ - Cr3+]氫鍵作用示意圖...38
圖1-7-28. [Sm3+ - Fe3+]單晶結構及一維鏈狀結構圖.........40
圖1-7-29. [Nd’3+ - Cr3+]堆疊圖........................41
圖1-7-30. [Sm3+ - Fe3+]磁性表現圖.......................41
圖3-1-1. Complex (1)單晶結構圖.......................54
圖3-1-2. Complex (1) Gd金屬中心八配位圖..............58
圖3-1-3. Complex (1)單位晶格堆積圖...................59
圖3-1-4. Complex (1)沿a軸觀察分子間作用示意圖.......59
圖3-1-5. Complex (1)分子內氫鍵作用示意圖.............60
圖3-1-6. Complex (1)莫耳磁化率與溫度乘積(χMT)對溫度(T)
作圖.......................................63
圖3-2-1. Complex (2)單晶結構圖.......................66
圖3-2-2. Complex (2) Gd金屬中心八配位圖..............67
圖3-2-3. Complex (2)單位晶格堆積圖...................68
圖3-2-4. Complex (2)分子間作用示意圖.................68
圖3-2-5. Complex (2)分子內氫鍵作用示意圖.............69
圖3-2-6. Complex (2)莫耳磁化率與溫度乘積(χMT)對溫度(T)
作圖.......................................72
圖3-3-1. Complex (3)單晶結構圖.......................75
圖3-3-2. Complex (3) Gd金屬中心八配位圖..............76
圖3-3-3. Complex (3)單位晶格堆積圖...................77
圖3-3-4. Complex (3)一維鏈狀結構圖...................77
圖3-3-5. Complex (3)分子間作用示意圖.................78
圖3-3-6. Complex (3)π-π堆疊作用示意圖..............79
圖3-3-7. Complex (3)莫耳磁化率與溫度乘積(χMT)對溫度(T)
作圖.......................................82
圖3-4-1. Complex (4)單晶結構圖.......................85
圖3-4-2. Complex (4) Gd3+及Fe3+配位環境結構圖.........86
圖3-4-3. Complex (4) 3-D結構圖.......................87
圖3-4-4. Complex (4) Gd3+金屬中心八配位圖.............87
圖3-4-5. Complex (4)單位晶格堆積圖...................88
圖3-4-6. Complex (4) 3-D結構氫鍵作用示意圖...........89
圖3-4-7. Complex (4) H = 1 T莫耳磁化率與溫度乘積(χMT)對
溫度(T)作圖......... .......................93
圖3-4-8. complex(4)莫耳磁化率(χM)及(χM) -1對溫度( T )作圖
...........................................94
圖3-4-9. Complex (4) H = 0.5 T莫耳磁化率與溫度乘積(χMT)
對溫度(T)作圖...............................95
圖3-4-10. Complex (4) T = 16 K磁化強度( M )對外加磁場(βH )
作圖.......................................96
圖3-4-11. Complex (4) T = 6 K磁化強度( M )對外加磁場(βH )
作圖.......................................97
表 索 引
表1-6-1. 普魯士藍的錯合物的發展.......................16
表1-7-1. Ln3+ - Fe3+間磁性作用..........................27
表1-7-2. Ln3+ - Cr3+間磁性作用..........................39
表2-3-1-1. IR光譜吸收特性........................49
表2-3-2-1. 元素分析數值...........................50
表2-3-4-1. 巴斯卡常數表..........................53
表2-3-4-2. 理論XMT值相關數值...................54
表3-1-1. Complex (1)的單晶基本資料....................58
表3-1-2. Complex (1)主要鍵長(Å)與鍵角(°).....61
表3-1-3. Complex (1)分子間作用鍵長(Å) ................61
表3-2-1. Complex (2)單晶基本資料......................67
表3-2-2. Complex (2)主要鍵長(Å)與鍵角(°).....70
表3-2-3. Complex (2)分子間作用鍵長(Å) ................70
表3-3-1. Complex (3)單晶基本資料......................76
表3-3-2. Complex (3)主要鍵長(Å)與鍵角(°).....80
表3-3-3. Complex (3)分子間作用鍵長(Å) ................80
表3-4-1. Complex (4)單晶基本資料......................90
表3-4-2. Complex (4)主要鍵長(A)與鍵角(°).....91
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| 參考文獻 |
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