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两种无机氟碘酸盐晶体及其制备方法和应用技术

技术编号:15521322 阅读:113 留言:0更新日期:2017-06-04 10:38
本发明专利技术公开了两种无机晶体化合物及其制备方法和作为非线性光学晶体材料的应用,其分子式为RbBi

Two inorganic fluoride iodate crystal, preparation method and application thereof

The invention discloses two inorganic crystal compounds and a preparation method thereof and the application as a nonlinear optical crystal material, wherein the formula is RbBi

【技术实现步骤摘要】
两种无机氟碘酸盐晶体及其制备方法和应用
本专利技术涉及两种无机氟碘酸盐非线性光学晶体材料及其制备方法和应用,属于无机化学领域,也属于材料科学领域和光学领域。
技术介绍
二阶非线性光学晶体材料作为一类建立于激光技术应用之上的新型功能材料,其倍频、和频、差频以及光参量放大等非线性光学效应在信息存储、激光技术、大气监测、通讯和国防军事等众多领域有着重要的应用价值。就实现商业应用的二阶非线性光学晶体材料而言,无机非线性光学晶体材料占据其中的主导地位。依据晶体在不同透光范围的应用,无机二阶非线性光学晶体材料可分为紫外光区非线性光学晶体材料、可见光区非线性光学晶体材料和红外光区非线性光学晶体材料。而目前为止,紫外光区已拥有β-偏硼酸钡(BBO)、三硼酸锂(LBO)、氟硼酸铍钾(KBBF)、磷酸二氢钾(KDP)等性能优异的无机非线性光学晶体材料;可见光区的磷酸钛氧钾(KTP)、铌酸锂(LN)等也可以满足实用需求。红外光区对应的商品化非线性光学晶体材料如AgGaS2、AgGaSe2和ZnGeP2等晶体虽然具有很大的二阶非线性光学系数,在红外光区有很宽的透过范围,但合成条件苛刻,不容易生长光学质量高的大单晶,尤其是激光损伤阈值较低,因而无法满足二阶非线性光学晶体材料在高强度激光领域的实用化需求。而红外非线性光学晶体材料又在国民经济、国防军事等领域有着重要的应用价值,如实现连续可调的分子光谱,拓宽激光辐射波长的范围,开辟新的激光光源等。因此具有高激光损伤阈值,同时又兼具较大非线性光学效应和较宽红外透光范围的中红外无机非线性光学晶体材料在非线性光学领域具有十分重要而广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术旨在提供两种综合性能优秀的无机晶体化合物及其制备方法和所述无机晶体化合物作为二阶非线性光学晶体材料的应用。本专利技术通过下述技术方案实现:一种无机氟碘酸盐晶体,其化学式为RbBi2(IO3)2F5属于单斜晶系,其晶体空间群为P21,其晶胞参数为α=90°,β=100.263(2)°,γ=90°。一种制备RbBi2(IO3)2F5晶体的方法,包括以下步骤:将摩尔比为4:1:4的RbF、Bi2O3和H5IO6加入水热反应釜内,再加入氢氟酸水溶液,搅拌均匀,其中,HF的摩尔数是RbF的五倍以上;将水热反应釜密闭后加热至210℃-230℃,恒温反应4天以上,之后缓慢降至室温;反应结束后,将产物抽滤,然后依次用去离子水和乙醇洗涤,即得到RbBi2(IO3)2F5晶体。所述氢氟酸水溶液由质量分数为40%的HF溶液和水按体积比1:1~2混合而成。加入氢氟酸水溶液后RbF的浓度为0.667~1mol/L。一种无机氟碘酸盐晶体,其化学式为CsBi2(IO3)2F5,属于单斜晶系,其晶体空间群为P21,其晶胞参数为α=90°,β=100.509(6)°,γ=90°。一种制备上述CsBi2(IO3)2F5晶体的方法,包括以下步骤:将摩尔比为4:4:1:4的CsIO4:CsF、Bi2O3和H5IO6加入水热反应釜内,再加入氢氟酸水溶液,搅拌均匀,其中HF的摩尔数是CsF的五倍以上;将水热反应釜密闭后加热至210℃-230℃,恒温反应4天以上,之后缓慢降至室温;反应结束后,将产物抽滤,然后依次用去离子水和乙醇洗涤,即得到CsBi2(IO3)2F5晶体。所述氢氟酸水溶液由质量分数为40%的HF溶液和水按体积比1:1~2混合而成。加入氢氟酸水溶液后CsF的浓度为0.667~1mol/L。上述无机氟碘酸盐晶体作为非线性光学晶体材料在光学领域的应用。上述两种无机氟碘酸盐晶体的粉末倍频效应:RbBi2(IO3)2F5为KDP(磷酸二氢钾)的9.5倍;CsBi2(IO3)2F5为KDP的7.5倍。上述两种无机氟碘酸盐晶体的透光范围和带隙:RbBi2(IO3)2F5为0.33-12.8微米,3.78eV;CsBi2(IO3)2F5为0.32-12.8微米,3.84eV。上述两种无机氟碘酸盐晶体的热失重温度:RbBi2(IO3)2F5为240℃,CsBi2(IO3)2F5为270℃。所述的降温方式为以1~8℃/h的速率降温。所述的反应釜,其内衬为聚四氟乙烯材质。本专利技术所述无机晶体化合物具有以下优点和有益效果:1.本专利技术所述两种无机氟碘酸盐晶体具有较大的倍频效应(SHG),Kurtz粉末倍频测试结果表明,RbBi2(IO3)2F5的粉末倍频效应为KDP(磷酸二氢钾)的9.5倍;CsBi2(IO3)2F5为KDP的7.5倍;2.本专利技术所述两种无机氟碘酸盐晶体在可见光区和中红外光区有较宽的透过范围,RbBi2(IO3)2F5在0.33-12.8微米波长范围内均具有较好的透光性;CsBi2(IO3)2F5在0.32-12.8微米波长范围内具有较好的透光性;3.本专利技术所述两种无机氟碘酸盐晶体不含结晶水,对空气稳定,不潮解,且热稳定性较好;4.本专利技术所述两种无机氟碘酸盐晶体利用水热制备法,操作简单、原料利用率高、实验条件温和、产品纯度高;5.本专利技术所述无机氟碘酸盐晶体作为二阶非线性光学晶体材料能够实现相位匹配。附图说明图1为本专利技术RbBi2(IO3)2F5的晶体结构图;图2为本专利技术RbBi2(IO3)2F5晶体结构中ab平面网状结构图;图3为本专利技术RbBi2(IO3)2F5晶体结构中的阴离子基团结构图;图4为本专利技术CsBi2(IO3)2F5的晶体结构图;图5为本专利技术CsBi2(IO3)2F5晶体结构中的阴离子基团结构图;图6为本专利技术RbBi2(IO3)2F5的固体粉末UV-Vis-NIR吸收谱图;图7为本专利技术CsBi2(IO3)2F5的固体粉末UV-Vis-NIR吸收谱图;图8为本专利技术RbBi2(IO3)2F5的ATR-FTIR谱图;图9为本专利技术CsBi2(IO3)2F5的ATR-FTIR谱图;图10为本专利技术RbBi2(IO3)2F5的热失重谱图;图11为本专利技术CsBi2(IO3)2F5的热失重谱图;图12为本专利技术的两种无机氟碘酸盐晶体的倍频效应强度与粒径大小关系曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例及附图对本专利技术的技术方案作进一步详细的描述,但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1预先配制质量分数40%的氢氟酸与蒸馏水体积比为1:2的混合溶液,将2mmolRbF、0.5mmolBi2O3和2mmolH5IO6加入23mL的水热反应釜内,再加入3mL的氢氟酸稀释液,使RbF的最终浓度为0.667mol/L;将密闭的水热反应釜放入马弗炉内,经3h加热至230℃,恒温反应4天再以8℃/h的降温速率降温至室温;反应结束后,将产物抽滤并用去离子水和乙醇洗涤,即得到无机氟碘酸盐晶体RbBi2(IO3)2F5。实施例2预先配制质量分数40%的氢氟酸与蒸馏水体积比为1:1的混合溶液,将2mmolRbF、0.5mmolBi2O3和2mmolH5IO6加入至23mL的水热反应釜内,再加入2mL的氢氟酸稀释液使RbF的最终浓度为1mol/L;将密闭的水热反应釜放入马弗炉内,经3h加热至230℃,恒温反应4天再以8℃/h的降温速率降温至室温;反应结束后,将产物抽滤并用去离子水和乙醇洗涤,即得到无机氟碘酸盐晶体RbBi2(IO3)2F5。实施例3预先配制质量分数40%的氢氟酸与蒸馏水体积比为1:1的混合本文档来自技高网
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两种无机氟碘酸盐晶体及其制备方法和应用

【技术保护点】
一种无机氟碘酸盐晶体,其特征在于:其化学式为RbBi

【技术特征摘要】
2016.12.29 CN 20161124669611.一种无机氟碘酸盐晶体,其特征在于:其化学式为RbBi2(IO3)2F5,属于单斜晶系,其晶体空间群为P21,其晶胞参数为α=90°,β=100.263(2)°,γ=90°。2.一种制备权利要求1所述的RbBi2(IO3)2F5晶体的方法,其特征在于,包括以下步骤:将摩尔比为4:1:4的RbF、Bi2O3和H5IO6加入水热反应釜内,再加入氢氟酸水溶液,搅拌均匀,其中,HF的摩尔数是RbF的五倍以上;将水热反应釜密闭后加热至210℃-230℃,恒温反应4天以上,之后缓慢降至室温;反应结束后,将产物抽滤,然后依次用去离子水和乙醇洗涤,即得到RbBi2(IO3)2F5晶体。3.根据权利要求书2所述的方法,其特征在于:所述氢氟酸水溶液由质量分数为40%的HF溶液和水按体积比1:1~2混合而成。4.根据权利要求书2或3所述的方法,其特征在于:加入氢氟酸水溶液后RbF的浓度为0.667~1mol...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈兴国刘宏鸣秦金贵
申请(专利权)人:武汉大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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