|
磁性材料在日常生活中的應用廣泛，可用于電聲、電信、電表、電機中，還可作記憶元件、微波元件等。在磁性材料的描述中，磁化率是用來表征磁性材料磁特性的重要參數。因此針對性提高磁性材料的磁化率，可以擴展或增強其應用。 與此同時，離子液體（ILs）是一類低溫熔融鹽，由于它們具有良好的物理化學特性，例如低蒸氣壓、高熱穩定性、寬電化學窗口等，ILs在發現之後，在許多領域都引起了極大的關注。近來，在IL結構的陽離子或陰離子中摻入順磁性組分産生的磁性離子液體（MIL）成為ILs功能材料研究的熱點之一。1-甲基-3-丁基咪唑四氯合鐵（III）酸鹽（[C4mim][FeCl4]）是第一個磁性離子液體，随後，各種離子和稀土離子已被用作制備MIL的順磁性中心。稀土離子的引入為解決含過渡金屬離子的MIL的低飽和磁化問題提供了一種新方法。 基于此，beat365的沈興海等人通過在IL的陽離子和陰離子中摻入镧系元素離子來制備MIL1-6(Ln=Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb)，實現了磁性材料磁化率的提高。
圖1. 磁性離子液體的合成
圖2. 磁性離子液體的熱重圖譜
MIL1-6通過三個步驟合成，通過電噴霧電離質譜（ESI-MS）、元素分析（EA）和紅外光譜（IR）對其進行表征，表明MILs的成功合成。為了評估這些MIL的熱穩定性，使用熱重分析（TGA）确定了分解溫度。發現這些MIL由于相似的化學結構而顯示出相似的一步式重量損失曲線，并且在低于573 K時具有良好熱穩定性。通過差示掃描量熱法（DSC）測定這些化合物的玻璃化轉變溫度（Tg）MIL1-6的Tg值分别為242.1、243.0、242.3、240.6、237.9和239.1K。因此，所有MIL均在室溫下呈液态。
圖3. 溫度與磁化率的乘積與溫度的關系
所有樣品在所研究的溫度範圍内表現出順磁行為，并且在高溫區域達到恒定的χMT值。随着溫度的降低，特别是在較低的溫度下，χMT值急劇下降，表明為反鐵磁耦合。在室溫下，MIL1-5的χMT值分别為46.7、54.2、52.2、43.9和26.7 cm3 mol-1 K。由于MILs中高濃度的磁性中心，其χMT比含有單個相應镧系離子的MILs高4倍，但低于陽離子中含有5個镧系離子的MILs。
圖4. 2,5和300 K時MIL2的磁化強度的場依賴性圖(M–H)
MIL-2在2、5和300 K時的場相關磁化強度顯示出不同的趨勢，在2 K時，出現磁滞現象，而在5 K和300 K磁場下沒有觀察到磁滞現象。在5 K時，随着外部磁場的逐漸增加，磁化強度呈對數增加，磁化曲線的斜率逐漸減小。這是由于在低溫下，Ln3+的電子自旋随着磁場的增加，它們逐漸從無序狀态重新變為定向狀态。然而，由于弱的熱運動和Ln3+之間的間接相互作用，由磁場驅動的自旋取向變得越來越困難，并且在2 K和5 K下，出現磁弛豫表明它應該是單分子磁體。在300 K時，它表現出典型的順磁性行為：沒有熱運動引起的Ln3+之間的相互作用，磁化強度随磁場的增加而線性增加。 綜上所述，研究人員合成了新型的磁性離子液體。MIL的χMT在室溫下比含有單個相應镧系離子的MILs高4倍。這些MIL的磁性也表明，通過在ILs的陽離子和陰離子中摻入稀土離子是提高磁化率的有效策略。
原文鍊接： https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/NJ/C9NJ03464A |
||
|
|
||
