磷酸铷铅铋及其非线性光学晶体的制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种化合物磷酸铷铅铋和磷酸铷铅铋非线性光学晶体的制备方法和用途，所述化合物的化学式为Rb3PbBi(P2O7)2，分子量为2040.92,属于单斜晶系，空间群为P21，晶胞参数为a=8.8410(4)Å，b=9.5088(4)Å，c=9.2041(4)Å，α=90°，β=106.192(9)°，γ=90°，单胞体积为743.07(6)Å

Preparation and Application of Rubidium Lead Bismuth Phosphate and Its Nonlinear Optical Crystals

The present invention provides a preparation method and application of rubidium lead bismuth phosphate and rubidium lead bismuth phosphate nonlinear optical crystals. The chemical formula of the compounds is Rb3PbBi(P2O7)2, with molecular weight of 2040.92, belonging to monoclinic system, space group of P21, cell parameters of a=8.8410(4), b=9.5088(4), c=9.2041(4), a=90, beta=106.192(9), gamma=90, and cell volume of 743.07(6).

【技术实现步骤摘要】
磷酸铷铅铋及其非线性光学晶体的制备方法和用途
本专利技术涉及一种化合物磷酸铷铅铋Rb3PbBi(P2O7)2和磷酸铷铅铋Rb3PbBi(P2O7)2非线性光学晶体及制备方法和用途。
技术介绍
非线性光学(NLO)晶体材料是高新技术的关键材料之一，被广泛应用于激光频率转换、高速光通讯、光学存贮、激光测距、红外监测和激光对抗等领域，随着应用范围不断扩大，对非线性光学晶体材料的要求越来越高，不断探索性能优良、可以用于不同波长范围的新的非线性光学晶体，是目前面临的挑战之一。在激光技术中，直接利用激光晶体所能获得的激光波段很有限，从深紫外到红外光谱区，尚存有空白波段。非线性光学晶体材料的主要功能是变频，可用于激光倍频、和频、差频、多次倍频、参量振荡和放大等方面。通过非线性光学晶体材料的变频效应，能把某种激光器的输出波长在新的频率处产生新的激光波长，从而可以填补各类激光器件发射激光波长的空白光谱区，使激光器得到更广泛的应用。近几年，在非线性光学晶体材料探索中，磷酸盐成为研究的热点，一系列性能优异的非线性磷酸盐晶体被合成，例如Ba3P3O10X(X=Cl、Br)、LiRb2PO4、Cs2Ba3(P2O7)2、Sr3Zn3TeP2O14等。与硼酸盐相比，磷酸盐晶体中因含有刚性不对称PO4四面体的结构基元，使得磷酸盐通常具有较短的紫外截止边。近几年，磷酸盐非线性光学晶体的研究取得了较大的进展。2014年，福建物构所，成功合成了RbBa2(PO3)5非线性光学晶体材料，倍频效应为1.4倍KDP，吸收边为163nm。2016年，新疆理化所潘世烈研究员带领的团队，成功合成了LiCs2PO4非线性光学晶体材料，其倍频达到2.6倍KDP，截止边达到了深紫外区176nm，经过性能评估，该晶体是一种具有应用前景的深紫外非线性光学材料。尽管如此，对于大多数含有PO4四面体的磷酸盐非线性光学晶体材料，倍频系数较小，难以与平面的基团BO3基团和B3O6等相比较。因此继续制备合成综合性能优异的新型紫外磷酸盐非线性光学晶体材料具有重要意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术目的在于，提供一种化合物磷酸铷铅铋，该化合物的化学式为Rb3PbBi(P2O7)2，分子量为2040.92，采用固相反应法。本专利技术的另一个目的在于，提供磷酸铷铅铋非线性光学晶体，该晶体的化学式为Rb3PbBi(P2O7)2，分子量为2040.92。其晶体结构属于单斜晶系，空间群为P21，晶胞参数为a=8.8410(4)Å，b=9.5088(4)Å，c=9.2041(4)Å，α=90°，β=106.192(9)°，γ=90°，单胞体积为743.07(6)Å3。本专利技术的又一个目的在于，提供磷酸铷铅铋Rb3PbBi(P2O7)2非线性光学晶体的制备方法，采用高温熔液法，水热法和室温溶液法生长晶体。本专利技术所述的一种化合物磷酸铷铅铋，该化合物的化学式为Rb3PbBi(P2O7)2，分子量为2040.92。所述化合物磷酸铷铅铋的制备方法，采用固相合成法，具体操作按下列步骤进行：将含Rb化合物、含Pb化合物、含Bi化合物和含P的化合物按摩尔比Rb∶Pb∶Bi∶P＝3∶1∶1∶4混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至450-700℃，恒温24-120小时，即得到化合物Rb3PbBi(P2O7)2，所述含Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbCl、RbNO3、RbI；含Pb化合物为PbCO3、PbO、Pb(NO3)2、PbSO4、Pb(CH3COO)2·3H2O、PbCl2、PbI2、PbBr2、PbF2；含Bi为化合物Bi(NO3)3·5H2O、Bi2O3、Bi(CH3COO)3、Bi(OH)3、Bi2(SO4)3、(BiO)CO3、BiCl3、BiI3；含P为化合物NH4H2PO4、H3PO4、(NH4)2HPO4或P2O5。所述高温熔液法生长Rb3PbBi(P2O7)2非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：a、将含Rb化合物、含Pb化合物、含Bi化合物和含P的化合物按摩尔比Rb∶Pb∶Bi∶P＝3∶1∶1∶4混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至650-800℃，恒温24-120小时，即得到化合物Rb3PbBi(P2O7)2多晶粉末，所述含Rb化合物RbF、Rb2CO3、RbCl、RbNO3、RbI；含Pb化合物为PbCO3、PbO、Pb(NO3)2、PbSO4、Pb(CH3COO)2·3H2O、PbCl2、PbI2、PbBr2、PbF2；含Bi为化合物Bi(NO3)3·5H2O、Bi2O3、Bi(CH3COO)3、Bi(OH)3、Bi2(SO4)3、(BiO)CO3、BiCl3、BiI3；含P为化合物NH4H2PO4、H3PO4、(NH4)2HPO4或P2O5；b、将步骤a得到的化合物Rb3PbBi(P2O7)2多晶粉末与助熔剂按摩尔比1∶0.1-6混合均匀装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至650-800℃，恒温24-120小时，得到混合熔液，所述助溶剂为RbF，RbCl，NH4H2PO4，P2O5，PbO或PbF；c、制备籽晶：将步骤b得到的混合熔液置于单晶炉中，以温度0.1-2℃/h的速率缓慢降至350℃，再以温度5-50℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3PbBi(P2O7)2籽晶；d、生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔液的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加2-20rpm的晶转，以0.1-3℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到Rb3PbBi(P2O7)2非线性光学晶体；所述水热法生长Rb3PbBi(P2O7)2非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：a、将含Rb化合物、含Pb化合物、含Bi化合物和含P的化合物按摩尔比Rb∶Pb∶Bi∶P＝3∶1∶1∶4混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至650-800℃，恒温24-120小时和前面的写法保持一致，即得到化合物Rb3PbBi(P2O7)2多晶粉末，所述含Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbCl、RbNO3、RbI；含Pb化合物为PbCO3、PbO、Pb(NO3)2、PbSO4、Pb(CH3COO)2·3H2O、PbCl2、PbI2、PbBr2、PbF2；含Bi为化合物Bi(NO3)3·5H2O、Bi2O3、Bi(CH3COO)3、Bi(OH)3、Bi2(SO4)3、(BiO)CO3、BiCl3、BiI3；含P为化合物NH4H2PO4、H3PO4、(NH4)2HPO4或P2O5；b、将步骤a得到的化合物Rb3PbBi(P2O7)2多晶粉末置入去离子水中溶解，将不完全溶解的混合物在温度30-100℃超声波处理，使其充分混合溶解，用H3PO4调节pH值为3-6；c、将步骤b得到的混合溶液转入到干净、无污染的体积为23mL的高压反应釜的内衬中，并将反应釜旋紧密封；d、将高压反应釜放置在恒温箱内，升温至160-240℃，恒温3-20天，再以1-50℃/天的降温速率降至室温，即得到Rb3PbBi(P2O7)2非线性光学晶体；所述室温溶液法生长Rb3PbBi(P2O7)2非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：a、将含Rb化合物、含Pb化合物、含Bi化合物和含P的化合物按摩尔比Rb∶P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化合物磷酸铷铅铋，其特征在于该化合物的化学式为Rb3PbBi(P2O7)2，分子量为2040.92。

【技术特征摘要】
1.一种化合物磷酸铷铅铋，其特征在于该化合物的化学式为Rb3PbBi(P2O7)2，分子量为2040.92。2.一种如权利要求1所述的化合物磷酸铷铅铋的制备方法，其特征在于采用固相合成法，具体操作按下列步骤进行：所述固相合成法制备化合物磷酸铷铅铋：将含Rb化合物、含Pb化合物、含Bi化合物和含P的化合物按摩尔比Rb∶Pb∶Bi∶P＝3∶1∶1∶4混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至450-700℃，恒温24-120小时，即得到化合物Rb3PbBi(P2O7)2，所述含Rb化合物为RbF、Rb2CO3、RbCl、RbNO3、RbI；含Pb化合物为PbCO3、PbO、Pb(NO3)2、PbSO4、Pb(CH3COO)2·3H2O、PbCl2、PbI2、PbBr2、PbF2；含Bi为化合物Bi(NO3)3·5H2O、Bi2O3、Bi(CH3COO)3、Bi(OH)3、Bi2(SO4)3、(BiO)CO3、BiCl3、BiI3；含P为化合物NH4H2PO4、H3PO4、(NH4)2HPO4或P2O5。3.一种磷酸铷铅铋非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为Rb3PbBi(P2O7)2，分子量为2040.92，属于单斜晶系，空间群为P21，晶胞参数为a=8.8410(4)Å，b=9.5088(4)Å，c=9.2041(4)Å，α=90°，β=106.192(9)°，γ=90°，单胞体积为743.07(6)Å3。4.一种如权利要求3磷酸铷铅铋非线性光学晶体的制备方法，其特征在于采用高温熔液法，水热法和室温溶液法生长晶体；所述高温熔液法生长Rb3PbBi(P2O7)2非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：a、将含Rb化合物、含Pb化合物、含Bi化合物和含P的化合物按摩尔比Rb∶Pb∶Bi∶P＝3∶1∶1∶4混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至650-800℃，恒温24-120小时，即得到化合物Rb3PbBi(P2O7)2多晶粉末，所述含Rb化合物RbF、Rb2CO3、RbCl、RbNO3、RbI；含Pb化合物为PbCO3、PbO、Pb(NO3)2、PbSO4、Pb(CH3COO)2·3H2O、PbCl2、PbI2、PbBr2、PbF2；含Bi为化合物Bi(NO3)3·5H2O、Bi2O3、Bi(CH3COO)3、Bi(OH)3、Bi2(SO4)3、(BiO)CO3、BiCl3、BiI3；含P为化合物NH4H2PO4、H3PO4、(NH4)2HPO4或P2O5；b、将步骤a得到的化合物Rb3PbBi(P2O7)2多晶粉末与助熔剂按摩尔比1∶0.1-6混合均匀装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至650-800℃，恒温24-120小时，得到混合熔液，所述助溶剂为RbF，RbCl，NH4H2PO4，P2O5，PbO或PbF；c、制备籽晶：将步骤b得到的混合熔液置于单晶炉中，以温度0.1-2℃/h的速率缓慢降至350℃，再以温度5-50℃/h的速率快速降温至室温，得到Rb3PbBi(P2O7)2籽晶；d、生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔液的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加2-20rpm的晶转，以0.1-3℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到Rb3PbBi(P2O7)2非线性光学晶体；所述水热法生长Rb3PbBi(P2O7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆慧，陆雪芳，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65