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由于具有广阔的应用前景,多功能分子基材料成为化学、物理学和材料科学领域的研究热点之一。理想的介电材料电导率应为零,具有高介电常数和低介电损耗性质的介电材料被广泛地应用在电容器、基材和电绝缘体中。平面型的过渡金属二硫烯化合物具有高度离域的电子结构和共平面的共轭π电子体系,与平面型阳离子容易形成混合堆积的柱状结构,有利于阴阳离子间的电子转移。这类过渡金属配合物在光学非线性材料、分子导电材料、磁性材料、催化和染料等领域内有着独特的功能性质,成为当今功能配合物研究的前沿领域之一。然而,对平面型的过渡金属二硫烯化合物介电性质的研究还很少。设计、合成具有特殊介电性质的多功能马来二腈基二硫烯过渡金属配合物,探索结构与性能之间的关联性,对进一步深入研究二硫烯类过渡金属配合物的功能性质有着重要的意义。 在本论文研究工作中,合成五种含不同烷基链长的4,4-联吡啶衍生物[Cn-4,4-biPy](4,4-biPy=4,4-联吡啶,Cn=alkyl and n=3(1),7(2),8(3),9(4),10(5))盐(紫晶),并将平面型的4,4-联吡啶衍生物阳离子引入到平面型阴离子[Ni(mnt)2]2-(mnt2-=马来二腈基二硫烯阴离子)体系中,合成了五种电荷转移盐型配合物,培养并得到了这五种电荷转移盐单晶。我们对五种电荷转移盐进行了元素分析、红外光谱、热重和DSC、电化学循环伏安以及X-射线粉末衍射等表征,在此基础上,收集了电荷转移盐的X-射线单晶衍射数据,并解析了它们的单晶结构,研究了五种化合物的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱、介电谱和磁性质。 五种电荷转移盐晶体都属于三斜晶系,空间群为P-1,在其晶体结构中,五种电荷转移盐的阴阳离子在a-b方向上形成了…ACAC…混合堆积结构,阳离子呈椅式构象,在混合堆积柱内,阴阳离子沿分子长轴方向取向近似相互平行,静电相互作用使得阴离子螯合环和相邻的阳离子中带正电的吡啶环相互重叠,阴阳离子间存在明显小于相应原子的范德华半径和原子间距离。沿着分子短轴方向,混合堆积柱平行形成分子层,分子层沿着分子长轴方向排列,相邻层内阳离子烷基链交叉穿插。 循环伏安研究表明,在-1.0到+1.0 V电势范围内,化合物1-5出现两对可逆电化学氧化还原过程:1,1-二烷基-4,4联吡啶·+/1,1-二烷基-4,4-联吡啶2+和[Ni(mnt)2]2--e→[Ni(mnt)2]·-。阳离子的氧化还原电位几乎不受阳离子中的烷基链长度影响,但阴离子的氧化还原电位明显随着阳离子中烷基链长增加而有所提高。 变温磁化率研究表明,化合物1-5中存在弱的Curie-Weiss型磁化率。由于电荷转移盐中阴阳离子都是抗磁性物种,弱的顺磁性起源尚待进一步实验研究。 在频率为1-107Hz、温度为20-200℃范围内,我们研究了电荷转移盐的介电温域和频域谱。我们发现,在60℃左右,化合物2-4出现介电反常。差热扫描(DSC)测量表明,介电反常具有热力学一级相变特征。此外,五种电荷转移盐出现介电弛豫行为。