氮氧自由基是一类含有NO基团的化学性质稳定的有机自由基,具有单分散性、结构易修饰性及组装方式多样等特点,同时可以直接和金属离子配位,增强自旋载体之间的耦合作用,有效抑制稀土离子的量子隧穿效应,因此,基于氮氧自由基的分子纳米磁体成为材料化学家和物理学家所关注和研究的热点之一。本论文选取三种有附加配位点的功能化氮氧自由基为配体,与稀土离子或过渡金属配位,构筑拓扑结构多样的2p-4f和2p-3d-4f配合物。通过红外光谱、核磁共振谱、X-射线单晶衍射、元素分析等表征手段对自由基配体及配合物组成、结构进行研究,并详细表征了配合物的磁学性能和荧光选择性。本论文主要内容如下:1.合成了三种功能化氮氧自由基配体,分别为3-(1-咪唑基)苯基取代的氮氧自由基(NIT-Ph-3-(1-Im)),4-甲氧基-2-(4-吡啶甲氧基)苯基取代的氮氧自由基(NIT-4-OMe-Ph-4Py)和3-(3-吡啶甲氧基)苯基取代的氮氧自由基(NIT-3-(3-Py-OMe)-Ph),并对三种自由基配体进行红外光谱测试。2.自由基NIT-Ph-3-(1-Im)和Ln(hfac)_3·2H_2O反应得到一系列一维链状配合物[Ln(hfac)farmed snakes_3][NIT-Ph-3-(1-Im)]_n(Ln=Gd 1,Tb 2,Dy 3,Ho 4,Yb 5)。氮氧自由基作为桥联配体,通过“首尾相连”的模式连接两个Ln(III)离子,形成一维链结构。变温磁化率结果表明,配合物1主要存在未配位的氮氧基团之间的反铁磁相互作用。交流磁化率结果显示配合物2和3在加3000 Oe直流场下存在磁化强度缓慢弛豫现象。此外,配合物2对Fe~(3+)离子和Cr_2O_7~(2-)离子存在荧光猝灭效应,因此2可作为检测Fe~(3+)离子和Cr_2O_7~(2-)离子的高灵敏度和选择性荧光探针。3.自由基NIT-4-OMe-4Py Ph与Ln(hfac)_3·2H_2O和Cu(hfac)_2·2H_2O反应,得到了一系列2p-3d-4f一维链配合物[Ln(hfac)_3][Cu(hfac)_2](NIT-4-OMe-Ph-4Py)_n(Ln=Gd 6,Tb寻找更多 7,Dy 8,Ho 9)。NIT-4-OMe-4Py Ph自由基当作桥联配体,吡啶环中的N原子与Cu(II)离子相连,自由基中NO基团的O原子连接Ln(III)离子形成一维链状结构。变温磁化率测试表明,随着温度的下降,配合物6和7的χ_MT值先上升后下降,表明Ln(III)离子和Cu(II)离子与自由基配体上的NO基团具有铁磁耦合作用,低温部分的磁行为则表明一维链间反铁磁耦合作用占主导。交流磁化率研究表明,在0 Oe直流场下,配合物8表现出了明显的频率依赖行为,且加了2500 Oe直流场后出现峰值,证明该配合物具有慢磁驰豫行为。4.自由基NIT-3-(3-Py-OMe)-Ph与Ln(hfac)_3·2H_2O和Cu(hfac)_2反应,合成了四种2p-3d-4f一维环链结构配合物[Ln(hfac)_3][Cu(hfac)_2]_2[NIT-3-(3-Py-OMe)-Ph]_2_n(Ln=Gd 10,Tb 11,Dy 12,NSC 125973研究购买Ho 13)。两个NIT-3-(3-Py-OMe)-Ph自由基分别通过NO基团的O原子和吡啶上的N原子与铜离子形成双核环状结构,未配位的NO基团与稀土离子连接,形成一维环链结构。配合物10和11的磁性质可以归结为Ln(III)离子和Cu(II)离子与氮氧自由基的NO基团铁磁耦合作用占主导的结果。交流磁化率研究表明,在0 Oe直流场下,配合物11和12表现出了明显的频率依赖行为,而在加直流场下,配合物11出现最大值,证明该配合物存在慢磁驰豫行为。此外,配合物11对Fe~(3+)离子和Cr_2O_7~(2-)离子存在荧光猝灭效应,具有较高的灵敏度和选择性,可作为检测Fe~(3+)离子和Cr_2O_7~(2-)离子的荧光探针。