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上世纪九十年代初,人们发现有些过渡金属簇合物具有异常的磁性能,可能最终用于高密度的信息储存设备,从此便揭开了单分子磁体的序幕。由于单分子磁体是具有纳米尺寸相的纳米磁体,对其研究还有助于对磁性粒子物理学的理解,揭示量子力学行为在宏观尺度上的表现,架起量子力学和经典力学之间的桥梁。近几年来,有关单分子磁体的研究已得到了迅猛发展,大量具有新颖结构和物化性能的配合物被相继报道。鉴于当前国际在该领域的研究进展,我们致力于合成具有新颖结构的配合物,表征其基本性能。
在配合物的合成研究中,我们选取自己设计合成的希夫碱化合物为配体,以过渡金属作中心离子合成。在常温常压下,我们利用五种配体成功合成出了16个配合物,并进行了结构测试和基本的物性表征。实验结果表明:配体中亚胺基氮原子、酚羟基氧原子都是极好的配位原子,溶剂分子通常参与配位或以结晶形式存在,部分阴离子或桥连或以双齿形式配位。配合物(1)、(2)三核中心离子成直线排列,以d2sp3杂化与配位原子成键,形成6配位的新奇结构:含多羟基配体配合物中,众多羟基参与了配位,配合物(6)、(7)、(9)、(10)四核中心离子形成了紧凑的立方烷结构;2,6-二甲酰-对甲酚衍生出的配体以不同的合成方法合成出了不同结构的配合物,配合物(16)中心离子达到了八个。
在物性表征方面,我们用红外和紫外图谱表征了官能团的信息,解释了因果关系:热分析时,我们注重配合物结构与仪器测试结果相结合,详细讨论了其热分解反应机理;元素分析进一步验证了配合物组成的正确性;磁性能研究了直流磁化率随绝对温度的变化规律,找到了最高阻塞温度。
本论文的第二部分利用等压法测定了LiCl-NaCl-H2O体系在298.15K下的等压平衡浓度和水活度(离子强度范围为0.1-16mol/kg),计算了该体系的渗透系数和饱和蒸气压,讨论了纯盐、混合盐体系渗透系数和饱和蒸气压随离子强度变化的规律。根据Pitzer离子相互作用理论,结合高浓度LiCl的特点,进行了模型化研究,结果表明:通过引进β(2)、β(3)项,多次迭代求取α2、α3,用多元线性回归方法计算Pitzer纯盐和混合作用参数,能够较好地表达宽浓度范围LiCl-NaCl-H2O体系离子相互作用,拟合偏差达到了千分位。针对LiCl-NaCl-H2O体系报道的溶解度有反常现象的特点,本部分采用观察与准确称重相结合的方法,研究了混合体系液相区的最高浓度。
本部分还针对青藏高原富含硼、锂的复杂卤水体系,利用等压法研究了一里坪、东台、东台含钙三种人工合成卤水体系在273.15K下的等压平衡浓度和水活度,计算了该体系的渗透系数和饱和蒸气压,讨论了人工合成卤水体系渗透系数和饱和蒸气压随离子强度变化的规律,并与298.15K下同样体系的热力学性质进行了比较,得出了与预测结果一样的结论。至于其理论化学模型的建立还有待于进一步的研究。