化合物碱金属钼碘酸盐及其非线性光学晶体及其制备方法和用途

本发明涉及一种化合物碱金属钼碘酸盐及其非线性光学晶体，化合物碱金属钼碘酸盐及其晶体的分子通式均为amo2io9，其中a＝k，rb，cs，晶体的制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件。

背景技术：

0、技术背景

1、探索倍频系数大，转换效率高，化学稳定性好、透过波段宽、光损伤阈值大的新型非线性光学晶体，一直是激光变频领域的热点话题。目前主要非线性光学材料有：β-bab2o4(bbo)晶体、kb3o5(lbo)晶体、csb3o5(cbo)晶体、cskb6o10(clbo)晶体和kbe2bo3f2(kbbf)晶体。虽然这些材料的晶体生长技术已日趋成熟，但仍存在着明显的不足之处：如晶体易潮解、生长周期长及价格昂贵等。因此，寻找新的非线性光学晶体材料仍然是一个非常重要而艰巨的工作。为弥补以上非线性光学晶体的不足，各国科学家仍旧在极力关注着各类新型非线性光学晶体的探索和研究。

2、金属碘酸盐由于含有处于不对称配位环境和孤对电子的碘离子可形成丰富奇特的结构，其中不少化合物是潜在的新型二阶非线性光学材料。它们的透过波段宽，倍频系数大，损伤阈值高而且热稳定性良好。将d0过渡金属复合到碘酸盐中可得到很多新颖结构的金属碘酸盐，其抗衡阳离子包括碱金属和碱土金属。由于两种不对称结构单元极化作用的叠加，它们中许多化合物具有非中心对称结构并表现出优良的二阶非线性光学性能。因此，碱金属-过渡金属-碘酸盐的合成将是设计大倍频效应非线性光学材料的有效手段。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供碱金属钼碘酸盐化合物及制备方法。

2、本发明的目的之二是提供碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体及制备方法。

3、本发明的目的之三是提供碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体的应用。

4、本发明的目的之一是这样实现的：

5、本发明目的在于提供一种碱金属钼碘酸盐化合物，其特征在于该系列晶体的分子式为amo2io9，其中a＝k，rb，cs，不具有对称中心，属于单斜晶系，空间群p2，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝85-95°，z＝1。采用高温固相反应法和水热法按下列化学反应式制备碱金属钼碘酸盐：

6、1)a2co3(a＝k,rb,cs)+4moo3+i2o5→2amo2io9(a＝k,rb,cs)+co2↑

7、2)4ano3(a＝k,rb,cs)+8moo3+2i2o5→4amo2io9(a＝k,rb,cs)+4no2↑+o2↑

8、3)2aoh(a＝k,rb,cs)+4moo3+i2o5→2amo2io9(a＝k,rb,cs)+h2o↑

9、4)2a2so4(a＝k,rb,cs)+8moo3+2i2o5→4amo2io9(a＝k,rb,cs)+2so2↑+o2↑

10、5)a2co3(a＝k,rb,cs)+4moo3+2hio3→2amo2io9(a＝k,rb,cs)+co2↑+h2o↑

11、6)4ano3(a＝k,rb,cs)+8moo3+4h5io6→4amo2io9(a＝k,rb,cs)+10h2o↑+3o2↑+4no2↑

12、7)2a2c2o4(a＝k,rb,cs)+8moo3+4h5io6→4amo2io9(a＝k,rb,cs)+4co2↑+10h2o↑+o2↑

13、本发明的目的之二是这样实现的：

14、本发明目的在于提供系列碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体，其特征在于该系列碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体的分子通式为amo2io9，其中a＝k，rb，cs，属于单斜晶系，空间群p2，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝85-95°，z＝1。用水热法和溶液法生长碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：

15、a、将含a＝k，rb，cs化合物、含钼化合物和含碘化合物加入到体积为25-125ml的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，再加入去离子水3-50ml，使其充分混合均匀，得到混合液，其中含a＝k，rb，cs化合物、含钼化合物和含碘化合物摩尔比为1-5:5-10:1-10；

16、b、将步骤a中混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬的盖子旋紧，再装入相应的高压反应釜中，将反应釜活塞旋紧；

17、c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，升温至150-230℃，恒温一段时间，再冷却至室温；

18、d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即得到透明的碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体。

19、或将含a＝k，rb，cs化合物、含钼化合物和含碘化合物加入到体积为25-500ml的烧杯中再加入去离子水3-400ml，将溶液搅拌至澄清。然后将烧杯置于加热台上，温度加热到25-150摄氏度，1-10天后得到该系列碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体。为了进一步将其长大，用细铂丝将该系列晶体的籽晶悬浮在溶液中。为了减少水的蒸发，烧杯上覆盖了一层聚乙烯板并在上面扎上几十个毫米大小的孔。1-5周后，从溶液中取出一个厘米大小的碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体。

20、本发明的目的之三是这样实现的：

21、前述碱金属钼碘酸盐晶体适用于倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器等非线性光学器件。

技术特征：

1.化合物碱金属钼碘酸盐，其特征在于该系列化合物的分子通式为amo2io9，其中a＝k，rb，cs，不具有对称中心，单斜晶系，空间群为p2，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝85-95°，z＝1，单胞体积

2.权利要求1所述的系列碱金属钼碘酸盐化合物的制备方法，其特征在于，采用高温固相反应法和水热法合成系列碱金属钼碘酸盐化合物。

3.根据权利要求2所述的系列碱金属钼碘酸盐化合物的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：将含a＝k，rb，cs化合物、含钼化合物、含碘化合物混合均匀，研磨后放入马弗炉中，预烧排除原料中的水分和气体，冷却至室温，取出研磨之后放入马弗炉中煅烧，制得系列碱金属钼碘酸盐化合物多晶粉末，其中，含a＝k，rb，cs化合物中元素k，rb，cs、含钼化合物中元素钼、含碘化合物中元素碘的摩尔比为0.5-1:1-4:0.5-2。

4.碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体，其特征在于该系列晶体的分子通式为amo2io9，其中a＝k，rb，cs，不具有对称中心，单斜晶系，空间群为p2，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝85-95°，z＝1，单胞体积

5.权利要求4所述的系列碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，采用水热法和溶液法生长系列碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，具体操作按下列步骤进行：

7.根据权利要求4所述的碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体的用途，其特征在于，该碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体用于二次谐波发生器、上、下频率转换器、光参量振荡、激光变频器件、激光通讯等非线性光学器件中。

技术总结
本发明涉及碱金属钼碘酸盐化合物和碱金属钼碘酸盐非线性光学晶体及制备方法和用途，该系列化合物和晶体化学通式均为AMo<subgt;2</subgt;IO<subgt;9</subgt;，其中A＝K，Rb，Cs，均属单斜晶系，空间群P2，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝85‑95°，Z＝1。化合物碱金属钼碘酸盐采用高温固相反应法和水热法合成，碱金属钼碘酸盐晶体采用水热法和溶液法生长。该材料可用于二次谐波发生器，上、下频率转换器，光参量振荡器等。

技术研发人员：俞洪伟,刘浩囡,吴红萍,胡章贵
受保护的技术使用者：天津理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14