一种无机化合物晶体CsVO制造技术

本申请公开了一种无机化合物晶体，及其制备方法和作为非线性光学晶体的应用。所述无机化合物晶体，化学式为CsVO

An inorganic compound crystal csvo

【技术实现步骤摘要】
一种无机化合物晶体CsVO2F(IO3)、其制备方法及应用
本申请涉及一种非线性光学晶体材料、制备方法及其应用，属于非线性光学材料领域。
技术介绍
非线性光学晶体是一类广泛应用于光电
的功能材料，可以实现激光频率转换、激光强度和相位的调制、以及激光信号的全息储存等。目前实际应用的非线性光学晶体包括LiB3O5(LBO),β-BaB2O4(BBO),KH2PO4(KDP),KTiOPO4(KTP)，AgGaS2(AGS)等。随着激光技术的发展和可调谐激光器的出现，非线性光学器件发展迅速，激光倍频、混频、参量振荡与放大；电光调制、偏转、Q开关和光折变器件等相继出现。以上的这些研究与应用，对非线性光学材料提出了更多更高的物理、化学性能的要求，也促进了非线性光学材料的迅速发展。二阶非线性光学晶体材料必须具有非中心对称的结构。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供一例无机化合物晶体CsVO2F(IO3)。该系列晶体表现出强的倍频效应，其粉末SHG系数分别为KTiOPO4(KTP)的1.1倍,且能实现相位匹配，是具有潜在应用价值的非线性光学材料。所述无机化合物晶体，其特征在于，所述无机化合物晶体的化学式为CsVO2F(IO3)，属于正交晶系，空间群为Pna21，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4。可选地，所述晶胞参数为所述晶胞参数为更进一步可选地，所述晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4。所述无机化合物晶体CsVO2F(IO3)的晶体结构如图1所示。图1(a)，(b)和(c)为Cs，V和I的配位环境示意图，图1(d)是晶体结构沿c轴方向的投影示意图。I(1)无序，取占有率的大的I(1a)(88％)代表I原子的位置。可以看出，每个不对称单元中含有一个Cs，一个V，一个I，一个F原子，和5个O原子。每个V原子与5个O原子一个F离子键合形成VO5F畸变八面体，VO5F八面体以2个IO3基团连接[VO3F(IO3)2]4-阴离子基团，每个[VO3F(IO3)2]4-基团通过两个O原子连接形成一维的[VO3F(IO3)2]4-链。链与链之间通过IO3基团连接形成[VO2F(IO3)]-阴离子框架。Cs+离子作为抗衡阳离子填充在框架中。从图1(d)中我们可以看出，每个I原子上的孤对电子的沿c轴方向整齐的排列。这种排列方式有利于增大化合物的极性，从而增强其非线性光学系数。可选地，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为520～530nm。可选地，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为525nm。可选地，所述无机化合物晶体在2.05μm激光照射下其粉末SHG系数为KTiOPO4的0.5～2.5倍，且能实现相位匹配。可选地，所述无机化合物晶体在2.05μm激光照射下其粉末SHG系数为KTiOPO4的1.1倍，且能实现相位匹配。可选地，所述无机化合物晶体在380℃下，失重不超过1％。根据本申请的又一方面，提供上述无机化合物晶体的制备方法，其特征在于，采用水热法制备，将含有铯元素、钒元素、碘元素、氟元素、水的原料混合物于140℃～200℃晶化温度下晶化不少于6小时得到。可选地，所述原料混合物中，铯元素、钒元素、碘元素、氟元素、水的摩尔比例为：Cs：V：I：F：H2O＝1：0.05～5：0.1～20：0.1～40：1～400。可选地，所述原料混合物中，铯元素、钒元素、碘元素、氟元素、水的摩尔比例为：Cs：V：I：F：H2O＝1：0.25～3：0.25～10：1～20：50～400。可选地，所述原料混合物中，铯元素、钒元素、碘元素、氟元素、水的摩尔比例为：Cs：V：I：F：H2O＝1：0.5～1：0.5～3：2～20：1～100。可选地，所述原料混合物中，铯元素来源自碳酸铯、硝酸铯、氯化铯、氧化铯、氟化铯、碳酸铯、磷酸二氢铯中的至少一种。可选地，所述铯元素来自Cs2CO3。可选地，所述原料混合物中，钒元素来源自五氧化二钒、二氧化钒、三氧化二钒、氯化钒中的至少一种。可选地，所述钒元素来自V2O5。可选地，所述原料混合物中，碘元素来源自五氧化二碘、碘酸、高碘酸中的至少一种。可选地，所述碘元素来自I2O5。可选地，所述氟元素来源自HF水溶液、HBF4水溶液、HPF6水溶液、BF3水溶液、三氟乙酸水溶液中的至少一种。可选地，所述氟元素来源自HF水溶液。可选地，所述HF水溶液的浓度为48wt％～51wt％。可选地，所述HF水溶液的浓度为50wt％。可选地，所述晶化温度为140℃～200℃，晶化时间不少于6小时。可选地，所述晶化温度为150℃～180℃，晶化时间为30小时～120小时。作为一种优选的实施方式，所述无机化合物晶体的制备方法包含如下步骤：(a)将含有铯元素、钒元素、碘元素、氟元素、水的原料混合物置于高压反应釜中，密闭后于140～200℃的晶化温度下晶化24小时以上；(b)晶化结束后，将体系以不超过15℃/h的降温速率降至室温，经分离、干燥后所得固体样品即为所述无机化合物晶体。可选地，步骤(b)所述的降温速率为0.5～13℃/h。可选地，步骤(b)所述的降温速率为0.5～6℃/h。作为一种优选的实施方式，所述无机化合物晶体的制备方法包含如下步骤：(a)将含有碳酸铯、五氧化二钒、五氧化二碘、50wt％的HF水溶液、水的原料混合物置于带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密闭后于140～200℃的晶化温度下晶化24小时以上；(b)晶化结束后，将体系以不超过15℃/h的降温速率降至室温，经分离、干燥后所得固体样品即为所述无机化合物晶体。采用水热方法制备得到的所述无机化合物晶体的形貌为黄色的棒状晶体。根据本申请的又一方面，提供所述无机化合物晶体作为非线性光学晶体材料的应用。所述非线性光学晶体材料，其特征在于，含有上述无机化合物晶体和/或根据上述任一方法制备得到的无机化合物晶体。在2.05μm激光照射下输出很强的1064nm激光,其粉末SHG系数为KTiOPO4(KTP)的1.1倍，且能实现相位匹配。根据本申请的又一方面，提供一种激光频率转换器，其特征在于，包含上述非线性光学晶体材料。本申请的有益效果包括但不限于：(1)本申请提供了一种新的无机化合物CsVO2F(IO3)晶体，在2.05μm激光照射下为KTiOPO4(KTP)的1.1倍，且都能实现相位匹配。因此CsVO2F(IO3)晶体作为非线性光学材料具有很好的潜在利用价值。(2)本申请所提供的无机化合物晶体CsVO2F(IO3)，在520～2400nm光谱范围具有很高的透过率，其紫外吸收截止波长约为525nm。(3)本申请所提供的无机化合物晶体CsVO2F(IO3)，具有较高热稳定性，可稳定到380℃。(4)本申请还提供了所述无机化合物CsVO2F(IO3)晶体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机化合物晶体，其特征在于，所述无机化合物晶体的化学式为CsVO

【技术特征摘要】
1.一种无机化合物晶体，其特征在于，所述无机化合物晶体的化学式为CsVO2F(IO3)，属于正交晶系，空间群为Pna21，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，Z＝4。


2.根据权利要求1所述的无机化合物晶体，其特征在于，所述晶胞参数为
优选地，所述晶胞参数为


3.根据权利要求1所述的无机化合物晶体，其特征在于，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为520～530nm；
优选地，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为525nm；
优选地，所述无机化合物晶体在2.05μm激光照射下其粉末SHG系数为KTiOPO4的0.5～2.5倍，且能实现相位匹配；
优选地，所述无机化合物晶体在2.05μm激光照射下其粉末SHG系数为KTiOPO4的1.1倍，且能实现相位匹配；
优选地，所述无机化合物晶体在380℃下，失重不超过1％。


4.权利要求1-3任一项所述的无机化合物晶体的制备方法，其特征在于，采用水热法制备，将含有铯元素、钒元素、碘元素、氟元素、水的原料混合物于140℃～200℃晶化温度下晶化不少于6小时得到。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述原料混合物中，铯元素、钒元素、碘元素、氟元素、水的摩尔比例为：
Cs：V：I：F：H2O＝1：0.05～5：0.1～20：0.1～40：1～400；
优选地，所述原料混合物中，铯元素、钒元素、碘元素、氟元素、水的摩尔比例为：
Cs：V：I：F：H2O＝1：0.25～3：0.25～10：1～20：50～400；
优选地，所述原料混合物中，铯元素、钒元素、...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛江高，陈瑾，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35