单分子磁体是由相对独立的,磁学意义上没有相互作用的单个分子构成的,是一种可以磁化的磁体,并在一定的温度范围内呈现慢磁驰豫行为。其磁体的性质源于单个分子本身,而不像常规磁体那样来源于大量自旋载体在化合物中通过分子间相互作用及长程有序的结果。每一个离散的分子都可以像常规磁体那样独立拥有磁性,因此单分子磁体材料在高密度信息存储设备,量子计算以及自旋电子学方面具有广阔的应用前景。稀土配合物是分子基磁材料的重要分支之一,重稀土离子如DyⅢ,TbⅢ和ErⅢ等因为具有大的自旋基态和强的自旋-轨道耦合所造成的大的磁各向异性,产生了磁驰豫所需的磁翻转能垒,因此稀土离子成为了构建单分子磁体的重要候选金属中心。本论文选取骨架较大的刚性羧酸配体与镧系稀土来构建双核稀土单分子磁体,亲氧的稀土离子与羧酸氧配位能够获得在环境中稳定的单分子磁体。另外,大骨架的配体能够把孤立的单个分子有效的隔离开来,从而避免了分子之间的磁耦合而呈现出单分子磁行为。论文以9-蒽甲酸和2-苯基-4-喹啉羧酸为桥连配体,辅之于含氮的螯合终端配体合成了10个双核稀土配合物。利用单晶X-射线衍射,红外光谱,热重分析等技术手段对配合物进行了表征,并对配合物的磁学性能进行了详细研究和探讨。本论文主要分为以下四个部分:第一章为前言,简要介绍了传统磁性材料的历史,以及新兴磁性材料的概念以及近期单分子磁体的发展状况,并提出本论文的选题依据。第二章在溶剂热反应条件下合成了7个双核稀土配合物。选用9-蒽甲酸(H-anthc)配体桥连两个镝离子,并利用螯合的含氮配体如2,2’-联吡啶(bpy),作为终端配体占据稀土离子上另外的配位点而得到双核镝配合物Dy2(μ2-anthc)4(anthc)2(2,2’-bpy)2(1)。有趣的是这个配合物表现出了零场下的慢磁驰豫,即表现为单分子磁行为,这在稀土羧酸配合物中是非常罕见的,因为大多数的稀土羧酸配合物都不呈现出磁驰豫,或者表现为场诱导下的磁驰豫。理论计算表明:九配位的中心镝离子处于强的各向异性配体场,导致了镝离子大的磁单轴异性,从而表现出单分子磁行为。更为重要的发现是:通过调节含氮终端配体,把2,2’-联吡啶替换成1,10-邻菲啰啉(phen)和4,7-二甲基-1,10-邻菲啰啉(4,7-dm-phen)得到同结构的单分子磁体Dy2(μ2-anthc)4(anthc)2(phen)2(2)和Dy2(μ2-anthc)4(anthc)2(4,7-dm-phen)2(3),这三个配合物的主体骨架和中心镝离子的配位环境几乎是一样的,只是终端含氮配体增加了取代基。从结构1到3,中心镝离子磁硬平面(由两个配位氮原子和三个配位羧酸氧原子组成)上两个氮原子的电荷密度逐渐增加,从而调控了单分子磁体的磁有效能垒Ueff(1)>Ueff(2)>Ueff(3)。因而创新性的实现了通过调节稀土离子磁硬平面上原子的电荷密度来调控单分子磁体的磁动力学行为。为了研究其它稀土离子在相似的晶体场中是否具有与镝离子一样的磁学行为,我们以配合物Dy2(μ2-anthc)4(anthc)2(phen)2(2)为模型配合物,把中心金属离子换成铽和铒,得到了配合物Tb2(μ2-anthc)4(anthc)2(phen)2(4)和Er2(μ2-anthc)4(anthc)2(phen)2(5)。对其磁学性能进行了研究,发现这两个配合物并在零场下没有呈现慢磁驰豫现象,这是由于即使在相似的晶体场下,不同的稀土离子出现不同的分裂能级导致的结果。从配合物1到3的研究中,发现在镝离子配位环境几乎一样的情况下,调节终端含氮配体上两个氮原子上的电荷密度,调控了此系列配合物的磁动力学行为。因此替换含氮终端配体得到的配合物会呈现出不同的磁学行为。为此,在相似的反应条件,不加入螯合的含氮配体,得到了另外两个双核镝配合物Dy2(μ2-anthc)4(anthc)2(DMF)2(6)和Dy2(μ2-anthc)2(anthc)4(H2O)2(DMF)2(7)。这两个结构与前面5个配合物有点类似,都是双核的镝配合物。但镝离子在这两个配合物中的配位数是8,磁性测试表明这两个配合物在零场下也没有呈现出慢磁驰豫现象,说明镝离子只有在合适的配位场中才会出现强的单轴异性从而导致磁驰豫。第三章选用2-苯基-4-喹啉羧酸桥连两个稀土离子辅之于2,2’-联吡啶(2,2′-bpy)终端配体合成了三个同构的配合物,Dy2(μ2-phqc)4(phqc)2(2,2′-bpy)2(8),Er2(μ2-phqc)4(phqc)2(2,2′-bpy)2(9)和Tb2(μ2-phqc)4(phqc)2(2,2′-bpy)2(10)。这些配合物中稀土离子是八配位的,具有[Ln O6N2]的配位环境。磁性测试表明这三个配合物在零直流场下没有出现慢磁驰豫现象,进一步说明了配体场对中心稀土离子磁学性能的影响。第四章为本论文的总结部分。