一种新型蜂窝状卡戈梅多金属酸盐基铜(II)配合物的合成、结构、磁性、光学及电子性质研究

新型杂化五磷酸铜配合物(H?MP)?.?[Cu?.?P?Mo?O??]在水溶液中合成，形成蜂巢Kagome结构。单晶X射线分析显示非化学计量铜和部分水分子缺失，单斜P2?/c空间群中含两种Cu2?（4e和2d位置，配位比≈60%）、1.5-2甲基哌嗪阳离子、[P?Mo?O??]??阴离子及水分子。磁性测试表明反铁磁相互作用，磁化数据符合随机单态特征，推测存在量子自旋液体基态。电子结构计算显示导带主要来自Mo 4d态，价带由N 2p、Cu 3d和O 2p轨道强杂化形成。紫外激发下显示蓝色发光，带隙分析得出三个特征能级(2.6, 2.96, 3.24 eV)。

　　

图形摘要

一种新型的杂化五磷钼酸盐铜配合物（(H₂MP)_1.5[Cu_1.3P₂Mo₅]在水溶液中合成，形成了蜂窝状的Kagome晶格。X射线衍射显示铜和水分子的占据比例不符合化学计量比。该化合物具有单斜晶系P2₁/c结构，包含Cu(II)离子、2个甲基哌嗪阳离子以及[P₂Mo₅O₂₃]^5?阴离子。磁学、电子学和光学研究表明，该化合物具有反铁磁相互作用、强烈的N–Cu–O杂化效应，并且在紫外光激发下能够发出蓝光。

摘要

一种新型的杂化五磷钼酸盐铜配合物C_7.5H_36.3Cu_1.3Mo₅N₃O_31.4P₂（简称(H₂MP)_1.5[Cu_1.3P₂Mo₅），具有蜂窝状的Kagome（HK）晶格，在水溶液中合成。单晶X射线衍射分析发现，铜离子和水分子的占据比例不符合化学计量比，导致结构缺陷。该化合物属于单斜晶系P2₁/c，其不对称单元包含两个Cu(II)离子（分别位于Wyckoff位置4e和2d，占据比例约为60%），以及1.5个2-甲基哌嗪阳离子、一个独特的Strandberg型[P₂Mo₅O₂₃]^5?阴离子、4.2个配位水分子和3.48个晶格水分子。从高温磁化率数据得出的负居里–韦斯温度表明Cu²⁺离子之间存在反铁磁相互作用。此外，观察到的幂律行为和磁化数据表明该化合物处于随机单态，暗示存在量子自旋液态基态。电子结构计算显示，导带主要由Mo(4d)态贡献，而价带则源于N(2p)、Cu(3d)和O(2p)轨道之间的强杂化作用。利用Kubelka–Munk理论估算的实验带隙表明，该化合物在紫外-可见光区域具有三个明显的光学跃迁，对应能量分别为2.6、2.96和3.24 eV。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。