一种无机晶体化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种无机晶体化合物CsHgBr3及其制备方法和应用。通过将摩尔比为2:1的CsBr和HgCl2加入有机溶剂中，得到反应液，室温下搅拌10~60min，静置30~60min后将反应液过滤，将滤液置于20～50℃的恒温槽中蒸发5～30天，得到无机晶体化合物CsHgBr3。本发明专利技术首次以CsBr和HgCl2为起始反应物，用有机溶剂法方法进行制备CsHgBr3，合成方法操作简单、反应时间短、实验条件温和、产品纯度高；本发明专利技术的无机晶体化合物属于非中心对称空间群P32，有较强的可相位匹配的二阶非线性光学效应，在可见光区和红外光区有很大的透光窗口，具有较高的激光损伤阈值和热稳定性。本发明专利技术的无机晶体化合物可作为红外非线性光学晶体材料应用，广泛应用于光学领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种无机晶体化合物CsHgBr3及其制备方法和应用。通过将摩尔比为2:1的CsBr和HgCl2加入有机溶剂中，得到反应液，室温下搅拌10~60min，静置30~60min后将反应液过滤，将滤液置于20～50℃的恒温槽中蒸发5～30天，得到无机晶体化合物CsHgBr3。本专利技术首次以CsBr和HgCl2为起始反应物，用有机溶剂法方法进行制备CsHgBr3，合成方法操作简单、反应时间短、实验条件温和、产品纯度高；本专利技术的无机晶体化合物属于非中心对称空间群P32，有较强的可相位匹配的二阶非线性光学效应，在可见光区和红外光区有很大的透光窗口，具有较高的激光损伤阈值和热稳定性。本专利技术的无机晶体化合物可作为红外非线性光学晶体材料应用，广泛应用于光学领域。【专利说明】一种无机晶体化合物及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种无机晶体化合物及其制备方法和应用，属于无机化学领域，也属于材料科学领域和光学领域。
技术介绍
非线性光学效应起源于激光与介质的相互作用。当激光在具有非零二阶极化率的介质中传播时，会产生倍频、和频、差频、光参量放大等非线性光学效应。利用晶体的二阶非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器、频率转换器、光学参量振荡器等非线性光学器件，在许多领域，如激光技术、大气监测、国防军事等方面，都有着重要的应用价值。无机非线性光学材料在二阶非线性光学材料的实用化研究中居主导地位。依据透光波段和适用范围，无机非线性光学晶体材料可分为紫外光区非线性光学材料、可见光区非线性光学材料和红外光区非线性光学材料。目前已投入实用的紫外及可见光区的无机非线性光学材料有BBO (0-偏硼酸钡)、1^0 (硼酸锂)、KDP (磷酸二氢钾)、KTP (磷酸钛氧钾)等，基本可以满足大多数实用的要求。但对于红外非线性光学材料来讲，离实用还有差距。原因在于现有的红外非线性光学材料，如AgGaS2、AgGaSe2等，虽然具有很大的二阶非线性光学系数，在红外光区也有很宽的透过范围，但合成条件苛刻，不容易长成大的光学质量高的单晶，特别是损伤阈值较低，阻碍了其实际应用，因而不能满足红外非线性光学晶体材料的实用化要求。而实现红外激光的频率转换又在国民经济、国防等领域有着重要的价值，如实现连续可调的分子光谱，实现3~5微米波段连续激光光谱等。因此，寻找具有高激光损伤阈值的红外无机非线性光学材料的研究成为了当前非线性光学材料研究领域的一个重要课题。
技术实现思路
本专利技术的首要目的 在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种激光损伤阈值高、透光波段较宽、二阶非线性光学系数较大、能够实现相位匹配、容易制备且稳定性较好的一种无机晶体化合物及其制备方法。本专利技术的另一目的在于提供所述的无机晶体化合物作为红外非线性光学晶体材料的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现: 一种无机晶体化合物，分子式为CsHgBr3。所述的无机晶体化合物，其晶体空间群为P32。一种制备所述无机晶体化合物的方法，包括以下步骤: 将摩尔比为2:1的CsBr和HgCl2W入有机溶剂中，即得到反应液，室温下搅拌10飞0min,静置3(T60 min后将反应液过滤，将滤液置于20~50°C的恒温槽中蒸发5~30天，即得到所述的无机晶体化合物。所述的有机溶剂为丙酮或乙醇。所述的无机晶体化合物作为红外非线性光学晶体材料的应用。 本专利技术具有以下优点和有益效果: 1.本专利技术制备的无机晶体化合物具有较大的倍频效应(SHG)，其Kurtz粉末倍频效应与磷酸二氢钾(KDP)相当； 2.本专利技术制备的无机晶体化合物在可见光区和红外光区有很宽的透过范围，较强的激光损伤阈值以及能够实现相位匹配； 3.本专利技术制备的无机晶体化合物不含结晶水，不潮解，对空气稳定，且热稳定性较好； 4.本专利技术的无机晶体化合物可利用简单的溶剂挥发法制备。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术CsHgBr3的晶体堆积图。图2为本专利技术CsHgBr3中畸变的八面体构型。图3为本专利技术CsHgBr3的紫外一可见吸收光谱。图4为本专利技术CsHgBr3的红外透过光谱。图5为本专利技术CsHgBr3的拉曼光谱。图6为本专利技术CsHgBr3的热失重图谱。图7为本专利技术CsHgBr3的相位匹配图谱。【具体实施方式】以下结合具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1 将4 mmol CsBr和2 mmol HgCl2加入到烧瓶中，然后加入40 mL乙醇即得到反应液，室温下搅拌10 min,静置40 min后将反应液过滤，将滤液置于40°C的恒温槽中蒸发10天，即得到立方体状透 明浅黄色晶体CsHgBiv实施例2 将4 mmol CsBr和2 mmol HgCl2加入到烧瓶中，然后加入40 mL丙酮即得到反应液，室温下搅拌30 min,静置30 min后将反应液过滤，将滤液置于50°C的恒温槽中蒸发5天，即得到立方体透明浅黄色单晶CsHgBiv实施例3 将4 mmol CsBr和2 mmol HgCl2加入到烧瓶中，然后加入40 mL乙醇即得到反应液，室温下搅拌lOmin，静置50 min后将反应液过滤，将滤液置于35°C的恒温槽中蒸发15天，即得到立方体透明浅黄色单晶CsHgBiv实施例4 将4 mmol CsBr和2 mmol HgCl2加入到烧瓶中，然后加入40 mL丙酮即得到反应液，室温下搅拌60 min，静置60 min后将反应液过滤，将滤液置于20°C的恒温槽中蒸发30天，即得到立方体透明浅黄色单晶CsHgBivCsHgBr3的倍频性能通过Kurtz粉末倍频测试方法获得,具体操作步骤如下:首先将所得的CsHgBr3W磨成粒度约为100微米的粉末，然后将粉末装入两面有玻璃窗的样品池内，之后将样品池置于Nd:YAG脉冲激光器作为光源的激光光路中，利用波长为1064纳米的基频光照射样品池，将粒度约为100微米的KDP单晶粉末作为标样，信号经光电倍增管显示于示波器上。CsHgBr3相位匹配测试:首先将所得的无机晶体化合物研磨，然后筛分成不同粒度范围的粉末(40~60，60~80，80~100，100~150，150~200，200~300微米)，然后装入两面有玻璃窗的样品池内，之后将样品池置于Nd:YAG脉冲激光器作为光源的激光光路中，利用波长为1064纳米的基频光照射样品池，将粒度约为100微米的KDP单晶粉末作为标样，信号经光电倍增管显不于不波器上。所得的无机晶体化合物经过X-射线单晶结构测定，其晶体结构排列如图1所示。无机晶体化合物的紫外一可见吸收光谱，如图3所示，无机晶体化合物在可见光区的吸收边可达0.42微米；无机晶体化合物的红外透过光谱如图4所示，在整个中红外光区没有吸收，具有较宽的透光范围；无机晶体化合物的拉曼光谱如图5所示，完全透过波段为0.42~31微米；无机晶体化合物的热分析如图6所示，无机晶体化合物在250°C以后才开始失重，因此，具有较好的热稳定性；无机晶体化合物的相位匹配测试结果如图7所示，该无机晶体化合物可以相位匹配。CsHgBr3晶体的激光损伤阈值测试采用带调Q的Nd: YAG脉冲激光器，直接将CsHgBr3晶体置于激光光斑处，对晶体的同一位置连续照射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕松伟，吴奇，黄印，陈兴国，秦金贵，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：