一种有机非线性光学晶体材料DOBT及其制备方法技术

本发明专利技术属于功能材料及其制备技术领域，涉及一种有机非线性光学晶体材料DOBT及其制备方法，先以甲醇作为溶剂，制备等摩尔量的对甲苯磺酸甲酯及2‑甲基苯并噻唑溶液，再将制备的两种溶液混合进行反应后，加入等摩尔量的3,4‑二甲氧基苯甲醛，并加入催化剂进行反应得到晶体生长原料，然后采用自发成核法进行DOBT晶体生长，得到的晶体属于非线性光学晶体，结构中带有苯并噻唑环的分子，进一步提升了晶体的非中心对称程度，有利于产生较大的二阶非线性光学系数；其二阶非线性光学性质约是KDP的6倍，同时还具有良好的电光性能。该晶体制备方法简单方便，且非线性性能较好，具有较高的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种有机非线性光学晶体材料DOBT及其制备方法
：本专利技术属于功能材料及其制备
，涉及一种有机非线性晶体材料DOBT及其制备方法。
技术介绍
：近些年，随着THz技术的不断发展，已经由基础研究转变为应用研究，使得国际上掀起一股THz研究热潮。目前研究用于产生和检测THz波的材料主要是无机非线性和有机非线性光学材料，而有机非线性光学材料相比于无机材料，非线性光学系数较高、响应速度快、易于修饰光学损伤阈值及分子可变性强，在激光倍频、集成学和通信等方面存广阔的应用前景。其中有机非线性光学材料中最具代表的是DAST晶体，其作为最有效的THz辐射源，对于推动THz技术的发展具有重要意义，但是生长高质量、大尺寸DAST晶体的工艺尚不成熟；稳定性较差，易潮解，潮解后不具有THz性能；另外在光-THz波转换过程中，在1.1THz处有较强的吸收峰，即在1THz附近不能产生连续可调谐THz波。因此，基于DAST分子结构，国内外研究学者开始探索新的具有大二阶非线性、高稳定性、强生长能力，在不同的泵浦波长处具有较好相位匹配的晶体。即通过改变DAST晶体中的阳离子中的给体、受体以及阴离子来合成新型晶体以求克服这些缺点。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供了一种新型的有机非线性光学晶体材料及其制备方法，制备的晶体SHG信号强度是KDP的6倍，而且该晶体具有较大的溶解度，容易生长出高质量晶体。为了实现上述目的，本专利技术所述有机非线性光学晶体材料DOBT的化学式为C25H25NO5S2,名称：3，4-二甲氧基苯甲醛-N-甲基2-甲基苯并噻唑-对甲苯磺酸盐。本专利技术所述有机非线性光学晶体材料DOBT为阴阳离子结构，在阳离子生色团当中具有π电子共轭体系，有利于加强二阶非线性光学性质。本专利技术所述有机非线性光学晶体材料DOBT的制备过程包括以下步骤：(1)将0.05～0.2mol的对甲苯磺酸甲酯加入于20～80ml的甲醇溶液中混合均匀得到混合溶液；(2)将步骤(1)得到的混合溶液倒入带冷凝回流装置的三口烧瓶中，并加入磁子搅拌；(3)向步骤(2)的三口烧瓶中加入0.05～0.2mol的2-甲基苯并噻唑和40～160ml甲醇，温度设置为50～70℃之间，反应60～80h；(4)将0.05～0.2mol的3，4-二甲氧基苯甲醛溶于50～200ml甲醇中；(5)将步骤(4)得到的溶液加入到步骤(3)反应完成的溶液中，并加入催化剂，继续反应48～96h，得到暗红色溶液，溶液底部有红色沉淀产生；(6)将步骤(5)得到的溶液重结晶3次得到DOBT晶体生长原料；(7)采用自发成核法进行DOBT晶体生长，以甲醇做溶剂，将DOBT晶体生长原料配置浓度为2～4g/100ml的DOBT溶液，倒入育晶瓶中，将溶液保持在50℃下，稳定12～24h，然后以0.3～1℃/天的速率降温，10～30天后，得到DOBT晶体。本专利技术所述2-甲基苯并噻唑的纯度>98％，对甲苯磺酸甲酯的纯度>98％，3,4-二甲氧基苯甲醛的纯度>95％，无水甲醇的纯度>99.5％。本专利技术与现有技术相比，其制备方法简单，原料易得，制备的晶体结构中带有苯并噻唑环的分子，进一步提升了晶体的非中心对称程度，有利于产生较大的二阶非线性光学系数，其二阶非线性光学性质约是KDP的6倍，非线性性能较好，同时还具有良好的电光性能，具有较高的应用前景。附图说明：图1为本专利技术制备的DOBT粉末的XRD图。图2为本专利技术制备的DOBT与现有KDP的SHG强度对比图。图3为本专利技术所得DOBT晶体实物图。图4为本专利技术所述DOBT晶体的结构图。具体实施方式：下面通过实施例并结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例：本实施例制备DOBT晶体的具体过程为：(1)将0.1mol对甲苯磺酸甲酯加入于40ml甲醇溶液中，混合均匀；(2)将步骤(1)得到的溶液倒入带冷凝回流装置的三口烧瓶中，加入磁子搅拌；(3)向步骤(2)的三口烧瓶中加入0.1mol的2-甲基苯并噻唑和40ml甲醇，保持磁子转速不变，温度为60℃，反应72h；(4)将0.1mol3，4-二甲氧基苯甲醛溶于100ml甲醇中；(5)将步骤(4)得到的溶液加入到步骤(3)反应完成的溶液中，并加入催化剂，继续反应72h，得到暗红色溶液，溶液底部有红色沉淀产生；(6)将步骤(5)得到的溶液重结晶3次得到DOBT晶体生长原料；(7)采用自发成核法进行DOBT晶体生长，以甲醇做溶剂，配置浓度为4g/100ml的DOBT溶液，倒入育晶瓶中，将溶液保持50℃，稳定24h，然后以0.6℃/天的速率降温，20天后，得到DOBT晶体，如图3所示。本实施例涉及的2-甲基苯并噻唑的纯度>98％，对甲苯磺酸甲酯的纯度>98％，3,4-二甲氧基苯甲醛的纯度>95％，无水甲醇的纯度>99.5％。本实施例所述催化剂为哌啶。本实施例制备的DOBT晶体化学式为C25H25NO5S2,名称：3，4-二甲氧基苯甲醛-N-甲基2-甲基苯并噻唑-对甲苯磺酸盐，其XRD图和分子结构分别如图1和图4所示。本实施例将制备的DOBT晶体与现有KDP晶体的SHG强度进行对比，其结果如图2所示，从图中可以看出，DOBT晶体SHG信号强度是KDP的6倍。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机非线性晶体材料DOBT，其特征在于，其化学式为：C

【技术特征摘要】
1.一种有机非线性晶体材料DOBT，其特征在于，其化学式为：C22H24N2O4S，名称为3，4-二甲氧基苯甲醛-N-甲基2-甲基苯并噻唑-对甲苯磺酸盐，为阴阳离子结构，在阳离子生色团当中具有π电子共轭体系。


2.一种如权利要求1所述有机非线性晶体材料DOBT的制备方法，其特征在于，制备过程具体包括以下步骤：
(1)将0.05～0.2mol的对甲苯磺酸甲酯加入于20～80ml的甲醇溶液中混合均匀得到混合溶液；
(2)将步骤(1)得到的混合溶液倒入带冷凝回流装置的三口烧瓶中，并加入磁子搅拌；
(3)向步骤(2)的三口烧瓶中加入0.05～0.2mol的2-甲基苯并噻唑和40～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽凤，滕冰，钟德高，王其波，纪少华，李京慧，席延，陈奕霖，邵爽，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37