一种亚锡磷酸盐晶体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术中公开了一种亚锡磷酸盐晶体，所述晶体属于正交晶系，空间群为Pbcn，晶胞参数为α＝β＝γ＝90

【技术实现步骤摘要】
一种亚锡磷酸盐晶体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及人工晶体
，具体涉及一种亚锡磷酸盐晶体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]当前，激光技术在科技工业各个领域均得到了广泛的应用，偏光技术也得到了迅速发展，偏光技术已经渗透到物理、化学、天文、军事科学等学科领域。其中，偏光器件是偏光技术的发展关键。涉及到偏光器件的光学器件主要包括:光隔离器、光环行器、光开关、光调制器等。偏光器件种类繁多，按照功能不同可分为：偏光棱镜、延迟器件、退偏器件及旋光器件。其中应用最广的是利用双折射晶体产生偏振光的偏光棱镜。
[0003]一束入射到各向异性介质中的光经折射后变为两束光的现象，称为双折射现象。折射后的两束光都是线偏振光且振动方向互相垂直，一束遵循折射定律，称为寻常光(o光)，其折射率用n
o
表示，另一束不遵循折射定律，称为非常光(e光)，其折射率用n
e
表示。能够产生双折射现象的晶体称为双折射晶体，晶体的双折射是光电功能材料的重要光学性能参数。双折射晶体光学性能对偏光棱镜的制作具有至关重要的作用，因而研究探索新型的双折射晶体具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的磷酸盐难以用于制备双折射光学晶体的问题，提供一种亚锡磷酸盐晶体及其制备方法和应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种亚锡磷酸盐晶体，所述晶体属于正交晶系，空间群为Pbcn，晶胞参数为体属于正交晶系，空间群为Pbcn，晶胞参数为α＝β＝γ＝90
°
，Z＝4；所述晶体的化学式为(NH4)3Sn2(PO4)2Cl。
[0006]优选地，所述晶胞参数为优选地，所述晶胞参数为
[0007]本专利技术中亚锡磷酸盐晶体(NH4)3Sn2(PO4)2Cl的晶体结构如附图1所示。(NH4)3Sn2(PO4)2Cl晶体中每个不对称单元中含有两个P原子、两个S、一个Cl原子、三个氮原子、八个氧原子和十二个氢原子。其中每个P原子与周围的4个O原子共价连接构成PO4四面体基团，每个锡原子与临近的3个O原子相连形成SnO3四面体基团。每四个SnO3四面体与四个PO4四面体通过共用顶点氧原子交替相连构成了P4Sn4O
20
八元环，每两个P4Sn4O
20
八元环通过共用一对
‑
P
‑
O
‑
Sn
‑
键相连，构成沿(010)方向无限延伸的[P4Sn4O
18
]∞
一维链，[P4Sn4O
18
]∞
一维链在a方向上通过氢键相连，最终通过NH4+与Cl原子的连接构成(NH4)3Sn2(PO4)2Cl晶体的三维结构。
[0008]本专利技术同时提供了上述亚锡磷酸盐晶体的制备方法，采用水热法，将含有磷元素、锡元素、氯元素、铵根离子、水和三聚氰胺的原料混合物于120℃～200℃的晶化温度下晶化至少6小时，得到亚锡磷酸盐晶体。
[0009]优选地，所述原料混合物中，磷元素、锡元素、氯元素、铵根离子、水与三聚氰胺的
摩尔比为1～20:1:2～50:2～40:1000～20000:0.5～6。
[0010]优选地，所述原料混合物中，磷元素、锡元素、氯元素、铵根离子、水与三聚氰胺的摩尔比为3～5:1:6～15:6～10:5000～8000:1.3～3。
[0011]优选地，所述原料混合物由磷酸氢二铵、二水合氯化亚锡、盐酸、水与三聚氰胺组成。
[0012]优选地，所述晶化温度为140℃～170℃，晶化时间为30小时～100小时。
[0013]通常具有较大光学各项异性的基团可以贡献较大的双折射率，因此近年来。此外可应用的双折射光学晶体其双折射率至少应达到0.05，比如新型双折射晶体多为含有离域大π键的硼酸盐、碳酸盐或氰酸盐等。而纯磷酸根基团受限于其较小的光学各向异性，因而双折射率普遍较小，约为0.01左右，仅有常见硼氧基团的1/10左右，所以纯磷酸根基团在双折射领域极少被研究和应用。本专利技术在磷酸根的基础上加入了具有孤对电子的亚锡离子，大大提高了其双折射率，克服了磷酸盐晶体受限于其较小的光学各向异性导致其双折射率较小的技术问题。本专利技术制备的亚锡磷酸盐晶体(NH4)3Sn2(PO4)2Cl作为一种双折射晶体材料，可用于制备偏光棱镜，其透光范围较宽，且具有较大的双折射率，1064nm处的双折射率达到0.08。而且本专利技术中的亚锡磷酸盐晶体为间接带隙化合物，带隙为3.96ev，理论上其紫外截止边约为313nm；同时还具有较高热稳定性，可稳定到209℃，因此可以广泛应用于医疗和通讯领域。
[0014]本专利技术所具有的有益效果：
[0015]一)本专利技术提供了一种新的无机化合物晶体(NH4)3Sn2(PO4)2Cl，其具有较大的双折射率，1064nm处的双折射率达到0.08。本专利技术在磷酸根的基础上加入了具有孤对电子的亚锡离子，大大提高了其双折射率，克服了磷酸盐晶体受限于其较小的光学各向异性导致其双折射率较小的技术问题；
[0016]二)本专利技术中的无机化合物晶体(NH4)3Sn2(PO4)2Cl为间接带隙化合物，带隙为3.96ev，理论上其紫外截止边约为313nm；其还具有较高热稳定性，可稳定到209℃；
[0017]三)本专利技术中无机化合物晶体(NH4)3Sn2(PO4)2Cl的制备方法简单，仅采用水热法，即可得到高纯度、高结晶度的无机化合物(NH4)3Sn2(PO4)2Cl晶体材料。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例2中无机化合物(NH4)3Sn2(PO4)2Cl的晶体结构示意图；其中，(a)是P和Sn原子配位环境；(b)是晶体的[P4Sn4O
18
]∞一维链；(c)是晶体结构沿[001]方向的投影；
[0019]图2为实施例2中样品1
#
的X射线衍射图谱；其中，(a)是根据单晶X射线衍射解析出的晶体结构拟合得到的X射线衍射图谱；(b)是样品1#研磨成粉末后X射线衍射测试得到的图谱；
[0020]图3为实施例3中样品1
#
的折射率及双折射率曲线；
[0021]图4为实施例4中(NH4)3Sn2(PO4)2Cl晶体的热稳定性分析图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0023]实施例1合成(NH4)3Sn2(PO4)2Cl晶体
[0024]设置6个组，编号为1
#
‑6#
。将6个组的原料分别按照表1中的摩尔比例混合得到原料混合物，密封于20mL的聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，放入箱式电阻炉中，在晶化温度下晶化一段时间后，然后缓慢降温，经过滤、清洗、干燥，得到浅灰色透明(NH4)3Sn2(PO4)2Cl晶体。6个组中各原料的摩尔配比、反应晶化温度、晶化时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚锡磷酸盐晶体，其特征在于，所述晶体属于正交晶系，空间群为Pbcn，晶胞参数为α＝β＝γ＝90
°
，Z＝4；所述晶体的化学式为(NH4)3Sn2(PO4)2Cl。2.根据权利要求1所述的一种亚锡磷酸盐晶体，其特征在于，所述晶胞参数为3.如权利要求1或2所述的亚锡磷酸盐晶体的制备方法，其特征在于，采用水热法，将含有磷元素、锡元素、氯元素、铵根离子、水和三聚氰胺的原料混合物于120℃～200℃的晶化温度下晶化至少6小时，得到亚锡磷酸盐晶体。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料混合物中，磷元素、锡元素、氯元素、铵根离子、水...

【专利技术属性】
技术研发人员：段美红，方智，
申请(专利权)人：西华师范大学，
类型：发明
国别省市：