专利名称：一种溴化亚铜晶体的生长方法
技术领域：
本发明涉及功能材料技术领域中的人工晶体和晶体生长领域。
背景技术：
溴化亚铜是一种具有 优良的导电能力的导体、反常的反磁性能、不同寻常的光致发光半导体材料。广泛用于有机合成的催化、电池、气体传感器和激光器。溴化亚铜共具有 α、β、γ三种晶相，其中低温Y晶相的CuBr是闪锌矿结构。它是在温度低于385°C合成的立方结构的P型半导体材料，具有宽的直接能隙。它的空间群为F-43m属于立方晶系。 385-469度是具有纤维锌矿结构的β相。469-488 (熔点)是α相结构。三种晶相都是Cu+ 的导体。目前，有关CuBr晶体的应用和开发研究，最大的困难是CuBr大单晶的获得。由于在温度高于385°C时CuBr就转化为α相或β相，所以不能用熔融法生长得到CuBr晶体。另一方面，CuBr在水中的溶解度非常小，也不能用简单的溶液法生长。报道CuBr晶体生长的文献很少。2004年万松明等报道了利用乙二醇生长CuBr晶体(Crystal Growth& Design, 2004, Vol 4)。这种方法由于无法控制晶体的成核，得到的晶体尺寸都较小。所得到的晶体也都在毫米级。由于尺寸小、质量差，文献中都没有对晶体的质量和发光特性作进一步的报道。完整的发光机理、物化性能也都无法获得。
发明内容
本发明的目的就在于公开一种新的生长Y相溴化亚铜晶体的方法。CuBr不溶于水和一些常见的有机溶剂中，但能溶于一些含氮的有机离子溶液中。 离子液体又称室温离子液体或室温熔融盐，也称非水离子液体、液态有机盐等，是指在室温或室温附近温度下呈液态，并由阴阳离子组成的物质。具有很多独特的物理化学性质(1) 蒸汽压低、不挥发、易于存放、消除了挥发性有机溶剂的污染问题。(2)液体状态温度范围宽，且稳定性大多比较高。(3)能够溶解许多有机、无机和金属有机化合物。(4)通过选择合适的阴离子或阳离子，可以改变离子液体的极性、亲水性/亲酯性、粘度、密度、酸性等性质。实验发现CuBr能溶于咪唑型、吡啶型、吡咯烷型、季铵型、季膦型等阴离子为卤素的离子液体中。因此，我们利用这类离子液体为溶剂，采用高温溶剂降温法生长溴化亚铜晶体生长时采用分析纯的卤素离子液体为生长溶剂，分析纯的溴化亚铜粉末为生长原料。降温法生长设备采用玻璃加工。具体的生长步骤如下1、配置溴化亚铜在卤素离子液体中的饱和溶液。将溴化亚铜溶于卤素离子液体中，氮气保护，加热至150度以上，利用搅拌器搅拌，直到溶液中溴化亚铜不能溶解，过滤饱和溶液。2、生长籽晶的制备。利用降温的方法获得小的籽晶，选择晶形较好的晶粒为籽晶， 把籽晶粘在玻璃制的晶架上。3、晶体的生长。配置的饱和溶液注入生长装置中，氮气保护，升高温度，对溶液进行一定程序的过热处理。将制备好的籽晶放入生长器的上方，恒温5-30分钟，放入晶种进入生长溶液中，进行“正-停-反”的转动。控制降温速度，10-30天后得到大尺寸的溴化亚铜晶体。
本发明的优点在于，溴化亚铜在卤素离子液体中有相对较好的溶解性和结晶性。 这样，生长出的晶体的晶形完整。通过控制降温的速度，能得到尺寸较大的晶体。生长出的晶体纯度高，质量好。晶体为无色，透明度高。将生长出的溴化亚铜晶体，进行X射线粉末衍射测试，证明晶体为Y相的溴化亚铜晶体。
图1是溶液降温方法生长溴化亚铜晶体的装置图。图中1.热电偶2.保温层3.加热器4.籽晶杆5.晶体6.溶液图2溴化亚铜晶体的粉末衍射图谱。
具体实施例方式实现本发明的具体实施方式
优选方案1 :1、饱和溶液的制备取分析纯的溴化1- 丁基-3-甲基咪唑200ml于玻璃容器中， 加入一定量溴化亚铜粉术。在氮气保护条件下加热、搅拌使之溶解，得到150度的溴化亚铜的饱和溶液。2、生长籽晶的制备利用降温的方法获得小的籽晶，选择晶形较好的晶粒为籽晶， 把籽晶粘在玻璃制的晶架上。3、晶体的生长配置的饱和溶液注入生长装置中，在氮气保护条件下升高温度至 160度，对溶液进行一定程序的过热处理，恒温5-30小时。将制备好的籽晶放入生长器的上方，恒温10分钟，放入晶种进入生长溶液中，进行“正-停-反”的转动。降温速度2度 /天，10天后得到尺寸5X 5X 5mm的溴化亚铜晶体。所生长出来的溴化亚铜晶体形貌为规则四面体，无色，透明。实现本发明的具体实施方式
优选方案2 1、饱和溶液的制备取分析纯的溴化N- 丁乙基吡啶200ml于玻璃容器中，加入一定量溴化亚铜粉末。在氮气保护条件下加热、搅拌使之溶解，得到150度的溴化亚铜的饱和溶液。2、生长籽晶的制备利用降温的方法获得小的籽晶，选择晶形较好的晶粒为籽晶， 把籽晶粘在玻璃制的晶架上。3、晶体的生长配置的饱和溶液注入生长装置中，在氮气保护条件下升高温度至 160度，对溶液进行一定程序的过热处理，恒温5-30小时。将制备好的籽晶放入生长器的上方，恒温5-10分钟，放入晶种进入生长溶液中，进行“正-停-反”的转动。降温速度2度 /天，10天后得到尺寸7 X 7 X 7mm的溴化亚铜晶体。所生长出来的溴化亚铜晶体形貌为规则四面体，无色，透明。
权利要求
1.一种溴化亚铜晶体，其特征在于该晶体的分子式为CuBr，属于γ相的立方晶系。 分子量为=143. 45
2.如权利要求1所述的溴化亚铜晶体，该晶体采用降温法生长，生长的溶剂为含卤离子的离子液体。
3.如权利要求2所述的含卤离子的离子液体，其特征在于阳离子为咪唑、吡啶、吡咯、 季铵、季膦等类离子，阴离子为氟、氯、溴、碘等离子。熔点在0-200度之间。
4.如权利要求1所述的溴化亚铜晶体，其特征在于利用含卤离子的离子液体配制饱和的溴化亚铜生长溶液。生长的温度在30-200度之间。降温速度为1-5度/天。
5.如权利要求1所述的溴化亚铜晶体的用途，其特征在于该晶体用于激光、光电技术等领域。
全文摘要
一种溴化亚铜晶体的生长方法，属于功能材料技术领域中的人工晶体和晶体生长领域。该方法使用含卤离子的离子液体为生长溶剂，采用降温法生长溴化亚铜晶体。生长设备简单、工艺易控制。所生长出的晶体晶形完整、缺陷少、尺寸较大。生长的晶体在激光、光电技术等方面具有很重要的应用价值。
文档编号C30B29/12GK102191545SQ20101013946
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者崔玉杰, 李月宝, 杨书颖, 潘建国, 赵玲燕, 陈素珍 申请人:宁波大学