一種非線性光學晶體:Rb₄Ge₃B₆O₁₇的製作方法

2023-05-06 09:57:56

專利名稱：一種非線性光學晶體:Rb4Ge3B6O17的製作方法
技術領域：
本發明屬於非線性光學材料及其合成。
背景技術：
非線性光學晶體，具有倍頻效應(SHG)，在雷射頻率轉換、電光調製、光折變信息處理等高科技領域有著重要應用價值。非線性光學材料在現代科學技術中，特別是若干軍事和民用高科技領域中，例如潛艇深水通訊、雷射致盲武器、海洋魚群探測、光碟記錄、彩色雷射列印、雷射投影電視、光計算和光纖通訊等，都有一系列重要應用。目前實際應用的非線性光學晶體包括LiB3O5(LBO)，P -BaB2O4(BBO)，KH2PO4(KDP)， KTiOPO4(KTP), LiNbO3(LNO)與BaTiO3(BTO)等。一般來說，設計非線性光學材料採用的有含鍵共軛體系的平面BO3基團，易發生Jahn-Tellor畸變的d°過度金屬與含活性孤電子對的Se(IV)，Te(IV)，103_基團。最近的研究表明，如果能夠將兩種上述活性基團引入同一個化合物，通過它們的極化的疊加，有可能得到性能更優越的非線性光學材料，如 Na2Teff2O9, BaTeM2O9(M = Mo6+，ff6+)，Se2(B2O7)與 BaNbO(IO3)6 等。迄今為止關於金屬硼鍺酸化合物的報導很少，但他們卻容易形成各種非心的結構，在非線性光學材料與多孔材料方面有著廣闊的應用前景。已報導的大部分硼鍺酸鹽是在水熱條件下合成的，它們的結構中常常含有水或有機模板劑，熱穩定性不高而不利於實際的應用。我們通過高溫固相合成得到了性能優越的新型非線性光學材料。

發明內容
本發明的目的在於製備一種非線性光學晶體Rb4Ge3B6017。Rb4Ge3B6O17分子量為896. 51，屬單斜晶系，空間群Ce，單胞參數為a =
11.845(4) A, b = 6.968(2) A, c = 20.253(7) A, a =90。，3 = 103.723(5)。，y =
90°，v=1624.0(9) A3,z = 4。它的陰離子骨架結構為由B3O8, Ge2O7與GeO4三種基團相互連接而成。B3O8基團通過與Ge2O7 二聚體共頂點相連形成的二維的[Ge2B6017]8_陰離子層， 層與層之間再進一步通過Ge原子相連，形成三維網狀的結構。結構中含有沿b軸方向的八元環和九元環螺旋孔道，Rb+離子作為電荷平衡粒子填充在這些孔道中。硼與氧原子的配位模式有BO3和BO4兩種。兩個BO4與一個BO3共頂點連接形成B3O8簇。鍺則與四個氧原子配位形成GeO4四面體，兩個GeO4四面體通過共頂點連接形成Ge2O7 二聚體。Rb4Ge3B6O17通過高溫固相法合成將H3BO3, GeO2與Rb2CO3研碎，混合均勻，放入白金坩堝中，在馬弗爐中升溫至725°C反應4天，然後以每小時1°C的溫度降溫到525°C，再關掉馬弗爐升溫程序，讓其自然冷卻到室溫，即可得到無色晶體。非線性光學測量表明，硼鍺酸銣(Rb4Ge3B6O17)具有優良的非線性光學性能，在 1064nm雷射照射下輸出很強的532nm綠光，其粉末SHG係數為KDP的I. 3倍，我們還做了它的粉末的相位匹配圖，證明了它是可以實現相位匹配的。預期在雷射頻率轉換、電光調製、 光折變信息處理等高科技領域有著重要應用價值。此類非線性光學材料在現代科學技術中，特別是若干軍事和民用高科技領域中，例如潛艇深水通訊、雷射致盲武器、海洋魚群探測、光碟記錄、彩色雷射列印、雷射投影電視、光計算和光纖通訊等，都有一系列重要應用。
具體實施例方式
具體實施例方式實例I H3B03 (0. 124g, 2mmol), GeO2 (0. 105g, I mmol)與 Rb2CO3(C). 462g, 2mmol)研磨均勻後放入白金坩堝中壓實，置於馬弗爐中，1°C每分鐘的升溫速率升到725°C反應4天，然後以每小時1°C的溫度降溫到525°C，再關掉馬弗爐升溫程序，讓其自然冷卻到室溫，取出來用外力刮出樣品，便可得到無色透明的塊狀晶體。實例2 =H3BO3 (0. 372g，6mmol)，GeO2 (0. 315g, 3mmol)與 Rb2CO3 (0. 924g,4mmol)研磨均勻後放入白金坩堝中壓實，置於馬弗爐爐中，於650°C反應6天，取出來重新研磨後再在680°C反應15天，再關掉馬弗爐升溫程序，讓其自然冷卻到室溫，即可得到產率為100% 的白色粉末。。
權利要求
1.一種非線性光學晶體硼鍺酸銣，其特徵在於其化學式為Rb4Ge3B6O17, 分子量為896.51，屬單斜晶系，空間群Ce，單胞參數為a= 11.845⑷人,b = 6.968(2) A, c = 20.253(7) A, a = 90 。，3 = 103. 723 (5) ° , y = 90 。， V= 1624.0(9) A3, Z = 4。
2.—種權利要求I的硼鍺酸銣的製備方法，其特徵在於採用高溫固相法製備。
3.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於採用H3BO3,GeO2與Rb2CO3為原料，採用白金坩堝敞口高溫，反應溫度為725°C。
4.一種權利要求I的硼鍺酸銣的用途，其特徵在於該晶體用於潛艇深水通訊、雷射致盲武器、海洋魚群探測、光碟記錄、彩色雷射列印、雷射投影電視、光計算或光纖通訊。
全文摘要
一種非線性光學晶體硼鍺酸銣，屬於非線性光學材料及其合成。該晶體其化學式為Rb4Ge3B6O17，分子量為896.51，屬單斜晶系，空間群Cc，單胞參數為α＝90°，β＝103.723(5)°，γ＝90°，Z＝4。採用高溫固相法製備。硼鍺酸銣(Rb4Ge3B6O17)具有優良的非線性光學性能，其粉末SHG係數為KDP的1.3倍。
文檔編號C30B29/22GK102534784SQ20111026117
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月5日 優先權日2010年12月16日
發明者張建漢, 毛江高 申請人:中國科學院福建物質結構研究所