NaZnCO3(OH)化合物及其晶体的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种新型NaZnCO3(OH)化合物及其晶体、制备方法和应用，所述晶体属于单斜晶系，空间群为Pc，晶胞参数为a＝3.3772～3.3827，b＝5.4530～5.4599，c＝9.2391～9.2505，α＝γ＝90

【技术实现步骤摘要】
NaZnCO3(OH)化合物及其晶体的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能晶体材料领域，具体涉及一种NaZnCO3(OH)化合物及其晶体、制备方法和在非线性光学中的用途。

技术介绍

[0002]非线性光学晶体是一类广泛应用于光电
的新型功能材料。特别是作为紫外波段全固态激光器中的核心器件，依靠其变频功能输出的紫外激光在前沿科研、激光微加工、信息存储等领域具有重要应用。目前已实现商业化应用的紫外非线性光学晶体主要包括β-BaB2O4(简写为BBO)、LiB3O5(简写为LBO)、CsB3O5(简写为CBO)和CsLiB6O
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(简写为CLBO)等。然而这些晶体都存在或多或少的缺点：例如BBO因双折射偏大(532nm处的双折射为0.12)而存在走离效应，从而影响转换效率和光束质量；LBO、CBO和CLBO因为双折射偏小(532nm处的双折射分别为0.04、0.06和0.05)导致最短相位匹配波长分别蓝移至277nm、273nm和236nm；另外，CLBO还存在吸潮开裂的问题。随着激光技术的发展，对非线性光学材料的物理和化学性能提出了更多、更高的要求。
[0003]在硼酸盐体系中，(BO3)
3-平面三角形π共轭基团具有较宽的带隙和大的微观二阶极化率，其共面一致排列有利于合成带隙、倍频系数和双折射均较大的非线性光学晶体。但是，由于B与O还会形成(BO4)
5-等基团，且基团之间连接模式过于灵活多变，往往很难有效获得所期望的共面一致排列的(BO3)
3-基团，这严重阻碍了高性能非线性光学晶体的高效合成。从已经报道的大量硼酸盐非线性光学晶体来看，极少硼酸盐可以同时具备大的带隙、倍频系数和双折射。因此，探索综合性能优异的新型紫外非线性光学晶体依然是紧迫而具有挑战的方向。

技术实现思路

[0004]为了克服上述技术问题，本专利技术提供一种新型可应用于短波紫外波段(UVC，280-200nm)的NaZnCO3(OH)化合物及其晶体的制备方法和在非线性光学中的用途。在该材料晶体结构中，(CO3)
2-基团平行且几乎一致排列，加上阳离子基团的极化，使得晶体具备很强的倍频效应。另外，合适的双折射和短的紫外截止边使晶体的相位匹配波长能够达到短波紫外区域，在大的倍频效应和短的相位匹配截止波长之间实现了难得的兼备。同时本专利技术制得的晶体不吸潮，具有较好的物理性能。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现所述技术效果的：
[0006]本专利技术提供一种化学式为NaZnCO3(OH)的化合物。
[0007]本专利技术还提供所述NaZnCO3(OH)化合物的制备方法，采用水热法制备，包括以下步骤：
[0008]将含Na化合物、含Zn化合物、含(CO3)
2-化合物、矿化剂和溶剂按照一定比例混合后，放入反应釜中，进行水热反应，待反应结束后降至室温，打开水热釜，得到NaZnCO3(OH)化合物。
[0009]优选地，所述含Na化合物选自Na2CO3、NaNO3、Na2SO4、NaF、NaCl或NaBr中的一种或多种，优选为Na2CO3。
[0010]优选地，所述含Zn化合物选自ZnO、ZnF2、ZnF2·
4H2O、ZnCl2、ZnBr2中的一种或多种，优选为ZnF2。
[0011]优选地，所述含(CO3)
2-化合物选自Na2CO3、(NH4)2CO3、NH4HCO3的一种或多种，优选为Na2CO3。
[0012]优选地，所述矿化剂选自NH4Cl；所述溶剂为去离子水。
[0013]优选地，所述原料的摩尔用量比可以为Na2CO3:ZnF2:NH4Cl＝(3-6):1:(3-6)；优选为(4-5):1:(4-5)；示例性地为5:1:5。
[0014]优选地，所述水热反应的反应温度可以为以10-30℃/小时的速率升温到180～240℃，例如200～240℃。
[0015]优选地，所述水热反应的反应时间可以为1～10天，例如3～10天，示例性地为4、5、6、7、8、9或10天。
[0016]优选地，反应结束后以1-10℃/h的速率降至室温。
[0017]本专利技术还提供一种NaZnCO3(OH)晶体，其为非线性光学晶体。
[0018]本专利技术所述NaZnCO3(OH)晶体属于单斜晶系，其结构示意图如图1所示，空间群为Pc，晶胞参数为a＝3.3772～3.3827，b＝5.4530～5.4599，c＝9.2391～9.2505，α＝γ＝90
°
，β＝96.876～96.945
°
，z＝2。
[0019]优选地，所述NaZnCO3(OH)晶体的晶胞参数为a＝3.3823，b＝5.4530，c＝9.2505，α＝γ＝90
°
，β＝96.880
°
，z＝2。
[0020]优选地，所述NaZnCO3(OH)晶体具有基本上如图2所示的X射线衍射图。
[0021]根据本专利技术的一个实施方案，所述NaZnCO3(OH)晶体的结构示意图如图1所示，其中ZnO4四面体与(CO3)
2-基团通过共享氧原子共角交替相连形成无限延伸的单链，单链与单链之间再通过O-H
···
O氢键相连形成二维层，而层与层之间则通过ZnO4共享氧原子共角连接，形成稳固的三维结构。Na
+
填充于层间，平衡整体结构的电价。二维层内的(CO3)
2-基团共面且近乎完全一致地排列，对倍频效应的增大极为有利。另外，ZnO4存在较大畸变，且偶极矩表现为叠加增强的效果，进一步增强了晶体的倍频效应。
[0022]本专利技术还提供所述NaZnCO3(OH)晶体的制备方法，包含如下步骤：
[0023](a)将含Na化合物、含Zn化合物、含(CO3)
2-化合物、矿化剂和溶剂按照一定比例混合后，放入反应釜中，以10-30℃/小时的速率升温到180-240℃，恒温晶化；
[0024](b)晶化结束后，将反应体系以1-10℃/h的速率降至室温，经分离、干燥后可得到所述NaZnCO3(OH)晶体。
[0025]优选地，所述含Na化合物选自Na2CO3、NaNO3、Na2SO4、NaF、NaCl或NaBr中的一种或多种，优选为Na2CO3；所述含Zn化合物选自ZnO、ZnF2、ZnF2·
4H2O、ZnCl2、ZnBr2中的一种或多种，优选为ZnF2；所述含(CO3)
2-化合物选自Na2CO3、(NH4)2CO3、NH4HCO3的一种或多种，优选为Na2CO3；所述矿化剂选自NH4Cl；所述溶剂为去离子水。
[0026]优选地，所述原料的摩尔用量比可以为Na2CO3:ZnF2:NH4Cl＝(3-6):1:(3-6)；优选为(4-5):1:(4-5)；示例性地为5:1:5。
[0027]优选地，所述晶化温度可以为180～240℃，优选为200～240℃；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学式为NaZnCO3(OH)的化合物。2.权利要求1所述NaZnCO3(OH)化合物的制备方法，其特征在于，采用水热法制备，包括以下步骤：将含Na化合物、含Zn化合物、含(CO3)
2-化合物、矿化剂和溶剂混合后，进行水热反应，待反应结束后降至室温，得到NaZnCO3(OH)化合物；优选地，所述含Na化合物选自Na2CO3、NaNO3、Na2SO4、NaF、NaCl或NaBr中的一种或多种，优选为Na2CO3；优选地，所述含Zn化合物选自ZnO、ZnF2、ZnF2·
4H2O、ZnCl2、ZnBr2中的一种或多种，优选为ZnF2；优选地，所述含(CO3)
2-化合物选自Na2CO3、(NH4)2CO3、NH4HCO3的一种或多种，优选为Na2CO3；优选地，所述矿化剂选自NH4Cl；所述溶剂为去离子水。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述原料的摩尔用量比为Na2CO3:ZnF2:NH4Cl＝(3-6):1:(3-6)；优选为(4-5):1:(4-5)。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的反应温度为以10-30℃/小时的速率升温到180～240℃，例如200～240℃；优选地，所述反应的反应时间为1～10天；优选地，反应结束后以1-10℃/h的速率降至室温。5.一种NaZnCO3(OH)晶体，其属于单斜晶系，空间群为Pc，晶胞参数为a＝3.3772～3.3827，b＝5.4530～5.4599，c＝9.2391～9.2505，α＝γ＝90
°
，β＝96.876～96.945
°
，z＝2；优选地，所述NaZnCO3(OH)晶体的晶胞参数为a＝3.3823，b＝5.4530，c＝9.2505，α＝γ＝90
°
，β＝96.880
°
，z＝2...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宁，彭广，
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：