Смешанные лактаты иттрия и диспрозия как первый пример твердых растворов органических каркасов редкоземельных элементов, образованных за счет водородных связей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Впервые получены молекулярные твердые растворы лактатов иттрия и диспрозия состава [Y1–xDyx(C3H5O3)3(H2O)2], где x = 0, 0.01, 0.1, 0.5, 0.8 и 1, которые можно рассматривать как первые твердые растворы координационных соединений РЗЭ, образованных за счет водородных связей. Полученные соединения проанализированы с помощью комплекса физико-химических методов, включая РФА, РСМА, ИК- и КР-спектроскопию. Показано, что объем элементарной ячейки твердых растворов линейным образом зависит от их катионного состава. Установлено, что при изменении катионного состава твердых растворов наблюдается монотонный сдвиг положения линий в КР-спектрах, соответствующих колебаниям связей Ln–O (151–158 см–1). Показано, что полученные соединения могут являться мономолекулярными магнетиками с барьером перемагничивания до 108 K.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. В. Голикова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: yapryntsev@igic.ras.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

А. Д. Япрынцев

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: yapryntsev@igic.ras.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

М. А. Теплоногова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: yapryntsev@igic.ras.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991; Ленинские горы, 1, Москва, 119991

К. А. Бабешкин

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: yapryntsev@igic.ras.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Н. Н. Ефимов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: yapryntsev@igic.ras.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

А. Е. Баранчиков

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: yapryntsev@igic.ras.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

В. К. Иванов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: yapryntsev@igic.ras.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991; Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Deng W., Chen J., Yang L. et al. // Small. 2021. V. 17. № 35. P. 2101058. https://doi.org/10.1002/smll.202101058
  2. Bang J., Kim H.-S., Kim D.H. et al. // J. Alloys Compd. 2022. V. 920. P. 166028. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.166028
  3. Kusada K., Wu D., Kitagawa H. // Chem. – Eur. J. 2020. V. 26. № 23. P. 5105. https://doi.org/10.1002/chem.201903928
  4. Бузанов Г.А., Нипан Г.Д. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 12. С. 1816. https://doi.org/10.31857/S0044457X23601566. Buzanov G.A., Nipan G.D. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 12. P. 1834. https://doi.org/10.1134/S0036023623602337
  5. Гуськов А.В., Гагарин П.Г., Гуськов В.Н. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 11. С. 1599. https://doi.org/10.31857/S0044457X23601128
  6. Эллерт О.Г., Попова Е.Ф., Кирдянкин Д.И. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 10. С. 1339. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600937
  7. Lusi M. // CrystEngComm. 2018. V. 20. № 44. P. 7042. https://doi.org/10.1039/C8CE00691A
  8. Tsunashima R. // CrystEngComm. 2022. V. 24. № 7. P. 1309. https://doi.org/10.1039/D1CE01632F
  9. Chen J., Gao H., Tao Z. et al. // Coord. Chem. Rev. 2023. V. 485. P. 215121. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2023.215121
  10. Newsome W.J., Ayad S., Cordova J. et al. // J.Am. Chem. Soc. 2019. V. 141. № 28. P. 11298. https://doi.org/10.1021/jacs.9b05191
  11. Wong S.N., Chen Y.C.S., Xuan B. et al. // CrystEngComm. 2021. V. 23. № 40. P. 7005. https://doi.org/10.1039/D1CE00825K
  12. Wei W., He L., Han G. et al. // Coord. Chem. Rev. 2024. V. 507. P. 215760. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2024.215760
  13. Wang H.-L., Ma X.-F., Zhu Z.-H. et al. // Inorg. Chem. Front. 2019. V. 6. № 10. P. 2906. https://doi.org/10.1039/C9QI00582J
  14. Сартакова А.В., Макаренко А.М., Куратьева Н.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 9. С. 1217. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600718
  15. Li Y.-L., Wang H.-L., Zhu Z.-H. et al. // iScience. 2022. V. 25. № 11. P. 105285. https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.105285
  16. Пушихина О.С., Карпова Е.В., Царев Д.А. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 9. С. 1324. https://doi.org/10.31857/S0044457X23601189
  17. Rozes L., Sanchez C. // Chem. Soc. Rev. 2011. V. 40. № 2. P. 1006. https://doi.org/10.1039/c0cs00137f
  18. Zhu Z.-H., Wang H.-L., Zou H.-H. et al. // Dalton Trans. 2020. V. 49. № 31. P. 10708. https://doi.org/10.1039/D0DT01998D
  19. An Y., Lv X., Jiang W. et al. // Green Chem. Eng. 2024. V. 5. № 2. P. 187. https://doi.org/10.1016/j.gce.2023.07.004
  20. Li Y.-L., Wang H.-L., Chen Z.-C. et al. // Chem. Eng. J. 2023. V. 451. P. 138880. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138880
  21. Lusi M. // Cryst. Growth Des. 2018. V. 18. № 6. P. 3704. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.7b01643
  22. Adams C.J., Haddow M.F., Lusi M. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2010. V. 107. № 37. P. 16033. https://doi.org/10.1073/pnas.0910146107
  23. Bünzli J.-C.G., Piguet C. // Chem. Rev. 2002. V. 102. № 6. P. 1897. https://doi.org/10.1021/cr010299j
  24. Wang H.-L., Zhu Z.-H., Peng J.-M. et al. // J. Clust. Sci. 2022. V. 33. № 4. P. 1299. https://doi.org/10.1007/s10876-021-02084-7
  25. Chen R., Chen C.-L., Zhang H. et al. // Sci. China Chem. 2024. V. 67. № 2. P. 529. https://doi.org/10.1007/s11426-023-1847-x
  26. Zhang L., Xie Y., Xia T. et al. // J. Rare Earths. 2018. V. 36. № 6. P. 561. https://doi.org/10.1016/j.jre.2017.09.018
  27. Cui Y., Xu H., Yue Y. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2012. V. 134. № 9. P. 3979. https://doi.org/10.1021/ja2108036
  28. Yoshinari N., Konno T. // Coord. Chem. Rev. 2023. V. 474. P. 214850. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2022.214850
  29. Yapryntsev A.D., Baranchikov A.E., Churakov A.V. et al. // RSC Adv. 2021. V. 11. № 48. P. 30195. https://doi.org/10.1039/D1RA05923H
  30. Голикова М.В., Япрынцев А.Д., Цзя Ч. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 10. С. 1422. https://doi.org/10.31857/S0044457X23601050. Golikova M.V., Yapryntsev A.D., Jia Z. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 10. P. 1414. https://doi.org/10.1134/S0036023623601800
  31. Cruz-Navarro A., Hernández-Romero D., Flores-Parra A. et al. // Coord. Chem. Rev. 2021. V. 427. P. 213587. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213587
  32. Yin X., Deng L., Ruan L. et al. // Materials. 2023. V. 16. № 9. P. 3568. https://doi.org/10.3390/ma16093568
  33. Goodwin C.A.P. // Dalton Trans. 2020. V. 49. № 41. P. 14320. https://doi.org/10.1039/D0DT01904F
  34. Manna F., Oggianu M., Avarvari N. et al. // Magnetochemistry. 2023. V. 9. № 7. P. 190. https://doi.org/10.3390/magnetochemistry9070190
  35. Ashebr T.G., Li H., Ying X. et al. // ACS Mater. Lett. 2022. V. 4. № 2. P. 307. https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.1c00765
  36. Pointillart F., Bernot K., Golhen S. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2015. V. 54. № 5. P. 1504. https://doi.org/10.1002/anie.201409887
  37. Hernández-Paredes A., Cerezo-Navarrete C., Gómez García C.J. et al. // Polyhedron. 2019. V. 170. P. 476. https://doi.org/10.1016/j.poly.2019.06.004
  38. Goryushina V.G., Savvin S.B., Romanova E.V. // Zh. Anal. Khim. 1963. https://www.osti.gov/biblio/4120261
  39. Petrosyants S.P., Ilyukhin A.B., Efimov N.N. et al. // Russ. J. Coord. Chem. 2018. V. 44. № 11. P. 660. https://doi.org/10.1134/S1070328418110064
  40. Prieto M. // Rev. Mineral. Geochem. 2009. V. 70. № 1. P. 47. https://doi.org/10.2138/rmg.2009.70.2
  41. Powell J.E., Farrell J.L. // Ames Lab. Technical report, 1962. https://doi.org/10.2172/4749791
  42. Jacob K.T., Raj S., Rannesh L. // Int. J. Mater. Res. 2007. V. 98. № 9. P. 776. https://doi.org/10.3139/146.101545
  43. Kozachuk O., Meilikhov M., Yusenko K. et al. // Eur. J. Inorg. Chem. 2013. V. 2013. № 26. P. 4546. https://doi.org/10.1002/ejic.201300591
  44. Vujovic D., Raubenheimer H.G., Nassimbeni L.R. // Eur. J. Inorg. Chem. 2004. V. 2004. № 14. P. 2943. https://doi.org/10.1002/ejic.200300794
  45. Yeung H.H. ‐M., Li W., Saines P.J. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2013. V. 52. № 21. P. 5544. https://doi.org/10.1002/anie.201300440
  46. Zakharov B.A., Gribov P.A., Matvienko A.A. et al. // Z. Für Krist. – Cryst. Mater. 2017. V. 232. № 11. P. 751. https://doi.org/10.1515/zkri-2016-2038
  47. Zurawski A., Mai M., Baumann D. et al. // Chem. Commun. 2011. V. 47. № 1. P. 496. https://doi.org/10.1039/C0CC02093A
  48. Soares-Santos P.C.R., Cunha-Silva L., Paz F.A.A. et al. // Cryst. Growth Des. 2008. V. 8. № 7. P. 2505. https://doi.org/10.1021/cg800153a
  49. Serre C., Millange F., Thouvenot C. et al. // J. Mater. Chem. 2004. V. 14. № 10. P. 1540. https://doi.org/10.1039/B312425H
  50. Duan T.-W., Yan B. // J. Mater. Chem. С. 2014. V. 2. № 26. P. 5098. https://doi.org/10.1039/C4TC00414K
  51. Zhang X., Li X., Gao W. et al. // Sustain. Energy Fuels. 2021. V. 5. № 16. P. 4053. https://doi.org/10.1039/D1SE00658D
  52. Ronda‐Lloret M., Pellicer‐Carreño I., Grau‐Atienza A. et al. // Adv. Funct. Mater. 2021. V. 31. № 29. P. 2102582. https://doi.org/10.1002/adfm.202102582
  53. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. № 5. P. 751. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  54. Silva E.N., Moura M.R., Ayala A.P. et al. // J. Raman Spectrosc. 2009. V. 40. № 8. P. 954. https://doi.org/10.1002/jrs.2207
  55. Kaminskii A.A., Bohat L., Becker P. et al. // Phys. Status Solidi A. 2004. V. 201. № 14. P. 3200. https://doi.org/10.1002/pssa.200406893
  56. Kartha V.B., Venkateswaran S. // Spectrochim. Acta, Part Mol. Spectrosc. 1981. V. 37. № 11. P. 927. https://doi.org/10.1016/0584-8539(81)80017-7
  57. Yang Y., Zhang Q., Luo L. // J. Common Met. 1989. V. 148. № 1–2. P. 187. https://doi.org/10.1016/0022-5088(89)90026-X
  58. Mariscal-Becerra L., Acosta-Najarro D., Falcony-Guajardo C. et al. // J. Nanophotonics. 2018. V. 12. № 2. P. 1. https://doi.org/10.1117/1.JNP.12.026018
  59. Artini C., Carnasciali M.M., Plaisier J.R. et al. // Solid State Ionics. 2017. V. 311. P. 90. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2017.09.016
  60. White W.B., Keramidas V.G. // Spectrochim. Acta, Part Mol. Spectrosc. 1972. V. 28. № 3. P. 501. https://doi.org/10.1016/0584-8539(72)80237-X
  61. El-Habib A., Brioual B., Zimou J. et al. // Mater. Sci. Semicond. Process. 2024. V. 176. P. 108287. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2024.108287
  62. Socrates G. // Infrared and Raman characteristic group frequencies. Tables and charts, 2001.
  63. Maiwald M.M., Müller K., Heim K. et al. // New J. Chem. 2020. V. 44. № 39. P. 17033. https://doi.org/10.1039/D0NJ04291A
  64. Cassanas G., Morssli M., Fabrègue E. et al. // J. Raman Spectrosc. 1991. V. 22. № 7. P. 409. https://doi.org/10.1002/jrs.1250220709
  65. Mink J., Skripkin M.Yu., Hajba L. et al. // Spectrochim. Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectrosc. 2005. V. 61. № 7. P. 1639. https://doi.org/10.1016/j.saa.2004.11.030
  66. Petrosyants S.P., Ilyukhin A.B., Babeshkin K.A. et al. // Russ. J. Coord. Chem. 2019. V. 45. № 8. P. 592. https://doi.org/10.1134/S1070328419080062
  67. Петросянц С.П., Бабешкин К.А., Илюхин А.Б. и др. // Коорд. химия. 2021. Т. 47. № 4. С. 208. https://doi.org/10.31857/S0132344X2104006X
  68. Новиков В.В., Нелюбина Ю.В. // Успехи химии. 2021. Т. 90. № 10. С. 1330.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Приложение
Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 1. Рентгенограммы продуктов, полученных гидротермальной обработкой (70°С, 24 ч) смеси растворов ГМТА, L-молочной кислоты и хлоридов иттрия/диспрозия в различном соотношении: a – в отсутствие хлорида диспрозия, б – Y : Dy = 99 : 1, в – Y : Dy = 90 : 10, г – Y : Dy = 50 : 50, д – Y : Dy = 20 : 80, е – в отсутствие хлорида иттрия.

Скачать (195KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Зависимость от катионного состава объема элементарной ячейки лактатов РЗЭ [Y1–xDyx(C3H5O3)3(H2O)2], полученных гидротермальной обработкой (70°С, 24 ч) смеси растворов ГМТА, L-молочной кислоты и хлоридов иттрия/диспрозия в различном соотношении.

Скачать (70KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Обзорные ИК-спектры твердых растворов кристаллических лактатов РЗЭ состава [Y1–xDyx(C3H5O3)3(H2O)2] (а): x = 0, x = 0.01, x = 0.1, x = 0.5, x = 0.8, x = 1. Фрагменты ИК-спектров твердых растворов кристаллических лактатов иттрия и диспрозия в диапазонах: 870–860 см–1 (б) и 1130–1120 см–1 (в). Обозначения: ν – валентные колебания, as – асимметричные колебания, s – симметричные колебания, δ – деформационные колебания, AL – колебания гидроксильной группы лактата, r – маятниковые колебания, w – веерные колебания.

Скачать (447KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Обзорные КР-спектры твердых растворов кристаллических лактатов РЗЭ состава [Y1–xDyx(C3H5O3)3(H2O)2] (а): x = 0, x = 0.01, x = 0.1, x = 0.5, x = 0.8, x = 1. Фрагмент КР-спектров кристаллических лактатов иттрия и диспрозия в диапазоне 140–170 см–1 (б). Линейная аппроксимация положения максимума полосы в диапазоне 150–160 см–1 (предположительно, мода колебаний Ln–O) (в). Обозначения: ν – валентные колебания, as – асимметричные колебания, s – симметричные колебания, δ – деформационные колебания, AL – колебания гидроксильной группы лактата, r – маятниковые колебания, w – веерные колебания.

Скачать (467KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Температурные зависимости χT для соединений [Y1–xDyx(C3H5O3)3(H2O)2], где x = 1, 0.1 и 0.01 (H = 5000 Э).

Скачать (97KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Зависимость времен релаксации от обратной температуры τ(1/T) в нулевом магнитной поле для [Dy(C3H5O3)3(H2O)2] (а), [Y0.9Dy0.1(C3H5O3)3(H2O)2] (б) и [Y0.99Dy0.01(C3H5O3)3(H2O)2] (в). Синяя линия – аппроксимация высокотемпературной части уравнением Аррениуса. Красная линия – аппроксимация суммой процессов релаксации Орбаха и КТН.

Скачать (142KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Зависимость времен релаксации от обратной температуры τ(1/T) в ненулевом поле для а) [Dy(C3H5O3)3(H2O)2], б) [Y0.9Dy0.1(C3H5O3)3(H2O)2], в) [Y0.99Dy0.01(C3H5O3)3(H2O)2] Синяя линия – аппроксимация высокотемпературной части уравнением Аррениуса. Красная линия – аппроксимация суммой (а) процессов Орбаха и Рамана, (б, в) процесса Орбаха и прямого процесса релаксации.

Скачать (148KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024