專利名稱：一種低溫磁制冷金屬有機(jī)框架材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，也屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，它涉及一種低溫磁制冷金屬有機(jī)框架材料的制備方法，同時(shí)還涉及該低溫磁制冷材料在高科技領(lǐng)域的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
當(dāng)給磁性材料外加高強(qiáng)度的磁場(chǎng),該磁性材料在等溫磁化時(shí)該磁性材料向外界放出能量，而在絕熱退磁時(shí)從外界吸收熱量，這一現(xiàn)象即為磁熱效應(yīng)(magnetocaloriceffect,簡(jiǎn)寫(xiě)MCE)。磁制冷材料，就是利用磁性材料的MCE，利用其磁矩在有序態(tài)(磁熵高)到無(wú)序態(tài)(磁熵低)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，放出和吸收能量的制冷方法。目前研究比較多的磁制冷材料一般為稀土為基的無(wú)機(jī)化合物或者合金，例如Gd3Ca5O12, Dy3Al5O12,DyCo2, TbNi2, Gd5(SihGex)4等。無(wú)機(jī)或者合金磁制冷材料一般具有穩(wěn)定性好、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)是磁熵變值比較小，效率不高。而金屬有機(jī)框架材料，因?yàn)槠浯澎刈冎当容^大，效率高，成為了研究的熱點(diǎn)。然后，目前絕大多說(shuō)的研究都是集中在稀土 Gd為基的原子簇或者金屬有機(jī)框架材料，而以過(guò)渡金屬錳為基的磁制冷金屬有機(jī)框架材料的研究目前尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于制備一種低溫磁制冷金屬有機(jī)框架材料。2-氨基煙酸錳的化學(xué)式為Mn(C5H4N2O2)2,分子量為329.18，屬正交晶系，空間群P4 (I) 2 (I) 2，單胞參數(shù)為 a = 8.0519(18) A, b = 8.0519(18) A，c = 20.071 (7) A, alpha=90。,beta = 90。,gamma = 90。，V = 1301.3(6) A3,Z = 4。其結(jié)構(gòu)為一 2D 層狀結(jié)構(gòu)，它的晶體學(xué)不對(duì)稱單元中分別含有一個(gè)2-氨基煙酸和1/2個(gè)金屬錳原子。金屬錳采用六配位，分別與2-氨基煙酸中的苯環(huán)上的氮原子和羧基氧原子原子配位。層狀結(jié)構(gòu)中，Mn原子和Mn原子之間的距尚為8.052 A。2-氨基煙酸錳通過(guò)溶劑熱法一步反應(yīng)合成:醋酸錳、2-氨基煙酸、4ml乙腈和3ml甲醇混合，反應(yīng)溫度為160°C，恒溫反應(yīng)2天，然后2天降至室溫，得到Mn (C5H4N2O2) 2的晶體。變溫磁化強(qiáng)度的測(cè)量表明，2-氨基煙酸錳具有良好的磁制冷行為，在2 K以及8 T的磁場(chǎng)下，其磁熵變值達(dá)到了 37.97 J Kg-1 K'預(yù)期在太空探索、航空航天以及軍事武器等高科技領(lǐng)域有著重要應(yīng)用價(jià)值。此類低溫磁制冷材料在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，特別是若干軍事和民用高科技領(lǐng)域中，例如地球探測(cè)、宇宙背景探測(cè)、空間紅外觀測(cè)、毫米波亞毫米波探測(cè)、相對(duì)量測(cè)量、空間磁場(chǎng)測(cè)量、量子超導(dǎo)干涉器件等，都有一系列重要應(yīng)用。具體實(shí)施方案如下:把0.25 mmol 的醋 酸猛(61 mg), 0.5mmol 的 2-氨基煙酸(69 mg) ,0.5mmol 的硝酸銨(40 mg), 4ml甲醇/3ml乙腈放入溶劑為20ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，攪拌半個(gè)小時(shí)，然后4個(gè)小時(shí)內(nèi)升高到160° C，在此溫度下反應(yīng)兩天，然后兩天內(nèi)降到30° C，得到無(wú)色塊狀晶體，即為2-氨基煙酸錳。產(chǎn)率為75%，元素分析CltlHltlMnN4O4實(shí)驗(yàn)值為:N 17.21%C 43.53%, H 3.23%，理論值為:N 17.02% C 43.78%, H 3.06%。紅外數(shù)據(jù)位:3404 (強(qiáng))，3304 (強(qiáng))，3179 (中)，1624 (強(qiáng))，1577 (強(qiáng))，1525 (強(qiáng))，1458 (中)，1410 (強(qiáng))，1336 (中)，1256(強(qiáng))，1151(中)，899(中)，830(中)，794(非常弱)，778(中)，751(非常弱)，690 (弱)，592 (弱)，543 (弱)，50`2 (弱)。
權(quán)利要求
1.一種低溫磁制冷金屬有機(jī)框架材料，其特征在于:化學(xué)式為Mn(C5H4N2O2)2,分子量為329.18，屬正交晶系，空間群P4(l)2⑴2，單胞參數(shù)為a = 8.0519(18) A, b=8.0519 (18) A, c = 20.071 (7) A, alpha = 90。，beta = 90。，gamma = 90。，V =1301.3(6) A3，Z = 4。
2.—種權(quán)利要求1的化合物的制備方法，采用溶劑熱法制備，其特征在于:醋酸錳、2-氨基煙酸、4ml乙腈和3ml甲醇混合，反應(yīng)溫度為160°C，恒溫反應(yīng)2天，然后2天降低室溫，得到n (C5H4N2O2) 2的晶體。
3.—種權(quán)利要求1的化合物的用途，其特征在于:該有機(jī)框架材料可用于低溫磁制冷領(lǐng)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁制冷金屬有機(jī)框架材料 Mn(C5H4N2O2)2的制備和用途。該化合物的分子量為329.18，屬正交晶系，空間群P4(1)2(1)2，單胞參數(shù)為a = 8.0519(18) ，b = 8.0519(18) ，c = 20.071(7) ，alpha = 90°，beta = 90°，gamma = 90°，V = 1301.3(6) 3，Z = 4。采用溶劑熱法制備。該材料具有優(yōu)良的低溫磁制冷性能，其低溫磁熵變值為37.97 J Kg-1 K-1。
文檔編號(hào)C09K5/08GK103113855SQ20131002413
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者田崇斌, 李志華, 杜少武 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所