具有低温相变材料潜质的新型稀土配合物设计、热力学性质及相变机理研究

通过变换配体，设计合成系列有低温相变性质的新型稀土氨基酸多元配合物。用元素分析，X射线单晶衍射，红外光谱等方法确定配合物的组成和晶体结构。用低温（80-400 K）绝热量热法和低温（100-300 K）差示扫描量热法，研究配合物的低温热容、相变（包括晶形转变）温度、相变焓、相变熵等重要热力学数据。用低温X射线衍射仪、低温红外光谱仪和低温荧光分光光度计，对具有低温相变性质的配合物进行低温下结构解析和波谱学表征，研究相变前后各种特征峰的漂移和变化情况，探索相变机理。室温下，用差示扫描量热法和热重法研究配合物热稳定性和相变过程的热动力学性质。用溶解量热法测量配合物的标准摩尔生成焓等热力学数据。通过理论分析和数据拟合，找出晶体结构和热力学性质之间的关系，从而分析配合物的相变机理。为研究稀土的生物效应提供基础热力学数据，为开发出应用于航天、极地等特殊领域的新型低温相变储能材料奠定基础。

稀土氨基酸配合物的生物学、医学和光学特性已经逐渐被人们认识并利用，在农业、畜牧业、医疗、发光材料、结构探针、荧光分析、生物传感器等领域已经显示出广泛的应用前景。.水溶液中常温下, 通过变换7 种稀土元素(La,Nd,Er,Eu,Sm,Ho,Lu)和3 种氨基酸(甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸)的不同组合和配比，第三种配体选取咪唑类杂环化合物，合成系列新型稀土氨基酸多元配合物，利用元素分析和化学分析初步确定配合物的组成，利用X 射线单晶衍射，红外光谱等方法确定配合物的组成和晶体结构。结果证明合成了系列稀土-氨基酸-咪唑(及其衍生物)三元配合物，系列稀土-铜-氨基酸-咪唑异核配合物单晶。.利用高精度自动绝热量热仪，测定了合成的稀土氨基酸配合物在80~390 K温区的热容，利用热容数据，建立了热容随温度变化的多项式拟合方程，根据焓、熵与热力学函数关系，求出了配合物80~390 K温区内相对298.15 K 的标准热力学函数 [HT - H298.15]和[ST - S298.15]。同时采用热重法和差示扫描量热法，研究了合成的稀土氨基酸配合物的热稳定性，研究了该类新配合物在低温温区(200~250 K)内两个连续的相变过程，推测出两个相变过程为晶型转变，其原因是配合物中高氯酸根原子微观运动导致的晶格转变。220 K附近的相变是高氯酸根ClO4-的重取向运动由“冻结”到“开始”所引起，而随之而来的246 K左右的相变是高氯酸根ClO4-的重取向运动由“无序”到“有序”的过程。.总结了同系列配合物热化学性质变化规律。通过研究，发现系列三元稀土-氨基酸-咪唑配合物的低温相变性质与其中高氯酸根的配合状态相关，因为同类的配合物中如果高氯酸根不参与配位，则不存在低温相变性质。低温相变性质的存在可以从熵函数的角度加以分析，配合物中高氯酸根取向熵的改变是推动其发生相变的能量因素。取向熵的大小与配合物中高氯酸根的配位情况相关。