一种无机化合物晶体及其制备方法和应用

本申请涉及一种无机化合物晶体及其制备方法和应用，属于无机材料。

背景技术：

1、非线性光学晶体是一类广泛应用于光电技术领域的功能材料，可以实现激光频率转换、激光强度和相位的调制、以及激光信号的全息储存等。

2、目前实际应用的非线性光学晶体包括lib3o5(lbo)，β-bab2o4(bbo)，kh2po4(kdp)，ktiopo4(ktp)，α-liio3等。随着激光技术的发展和可调谐激光器的出现，非线性光学器件发展迅速，激光倍频、混频、参量振荡与放大；电光调制、偏转、q开关和光折变器件等相继出现。以上的这些研究与应用，对非线性光学材料提出了更多更高的物理、化学性能的要求，也促进了非线性光学材料的迅速发展。二阶非线性光学晶体材料必须具有非中心对称的结构。

技术实现思路

1、本申请的目的在于制备一种具有强倍频效应的无机化合物晶体。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种无机化合物晶体，所述无机化合物晶体的化学式为(nh4)2(i5o12)(io3)。本申请制备的无机化合物晶体粉末shg系数为kh2po4的16倍，且能实现相位匹配，是一种具有潜在应用价值的非线性光学材料。

3、可选地，所述无机化合物晶体属于正交晶系，空间群为cmc21，

4、所述无机化合物晶体晶胞参数为α＝γ＝β＝90°，z＝4。

5、可选地，所述无机化合物晶体的晶胞参数为

6、可选地，所述无机化合物晶体的晶胞参数为

7、作为一种具体的无机化合物晶体，其晶胞参数为α＝γ＝β＝90°，z＝4。

8、可选地，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为320～330nm。

9、可选地，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为322nm。

10、可选地，所述无机化合物晶体在135℃以下，失重≤2％。

11、可选地，所述无机化合物晶体在135℃以下，失重不超1％，且物相不发生变化。

12、可选地，所述无机化合物晶体具有非中心对称结构。

13、根据本申请的另一个方面，提供了一种无机化合物晶体的制备方法，将含有氮源、碘源、稀土源和磷酸的原料置于密闭容器中，晶化，得到所述无机化合物晶体。

14、可选地，所述氮源、碘源、稀土源和磷酸的摩尔比为0.5～1.5:0.5～1.5:0.25～1:4～9；

15、其中，所述氮源以氮元素摩尔数计算；

16、所述碘源以碘元素摩尔数计算；

17、所述稀土源以稀土元素摩尔数计算；

18、所述磷酸以磷酸自身摩尔数计算。

19、可选地，所述氮源、碘源、稀土源和磷酸的摩尔比为0.8～1.3:0.8～1.3:0.3～0.7:4.5～8.5。

20、可选地，所述氮源、碘源、稀土源和磷酸的摩尔比为0.9～1.1:0.9～1.1:0.4～0.6:5～8。

21、可选地，所述氮源选自氯化铵、氟化氢铵、氟硼酸铵、钼酸铵、氟化铵、氨水中的至少一种；

22、所述碘源选自五氧化二碘、碘酸、高碘酸中的至少一种；

23、所述稀土源选自氧化镧、碳酸镧、磷酸镧、氧化钆、碳酸钆、氧化铕、氧化钪、碳酸钇、氧化钇中的至少一种。

24、可选地，所述晶化温度为110～210℃，所述晶化时间不少于6h。

25、可选地，所述晶化温度为150～170℃，所述晶化时间为12～120h。

26、可选地，所述晶化温度选自110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃中的任意值或两值之间的范围值。

27、可选地，所述晶化时间选自6h、12h、24h、30h、72h、80h、100h、120h、140h、160h、210h、260h中的任意值或两值之间的范围值。

28、可选地，所述晶化后降温，得到所述无机化合物晶体，所述降温的速率不超过15℃/h。

29、可选地，所述降温的速率为0.5℃/h、1℃/h、2℃/h、3℃/h、4℃/h、5℃/h、6℃/h、8℃/h、10℃/h、13℃/h、15℃/h中的任意值或两值之间的范围值。

30、作为一种具体的实施方式，无机化合物晶体的制备方法包括以下步骤：

31、将含有氮源、碘源、稀土源、磷酸的原料置于带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密闭后于110～210℃的晶化温度下晶化24小时以上；晶化结束后，将体系以不超过15℃/h的降温速率降至室温，经分离、干燥后所得固体样品即为所述无机化合物晶体。

32、采用水热方法制备得到的所述无机化合物晶体的形貌为浅黄色透明的砖块状晶体。

33、本申请中，“shg系数”，是指二阶谐波产生系数。

34、根据本申请的又一个方面，提供了一种无机化合物晶体在非线性光学晶体材料和激光频率转化器中的应用。

35、所述非线性光学晶体材料含有无机化合物晶体(nh4)2(i5o12)(io3)，其在1064nm激光照射下输出很强的532nm绿光，其粉末shg系数为kh2po4的16倍，且能实现相位匹配。

36、本申请能产生的有益效果包括：

37、1)本申请所提供的一种新的无机化合物晶体(nh4)2(i5o12)(io3)，在1064nm激光照射下为kh2po4的16倍，且能实现相位匹配。因此(nh4)2(i5o12)(io3)晶体作为非线性光学材料具有很好的潜在利用价值。

38、2)本申请所提供的无机化合物晶体(nh4)2(i5o12)(io3)，在250～2000nm光谱范围具有很高的透过率，其紫外吸收截止波长约为322nm。

39、3)本申请所提供的无机化合物晶体(nh4)2(i5o12)(io3)，可稳定到135℃。

40、4)本申请所提供的制备方法，采用水热晶化法，生长得到了浅黄色砖块状的(nh4)2(i5o12)(io3)晶体。所述方法过程简单，可得到高纯度、高结晶度的无机化合物(nh4)2(i5o12)(io3)晶体材料。

技术特征：

1.一种无机化合物晶体，其特征在于，所述无机化合物晶体的化学式为(nh4)2(i5o12)(io3)。

2.根据权利要求1所述的无机化合物晶体，其特征在于，所述无机化合物晶体属于正交晶系，空间群为cmc21，

3.根据权利要求1所述的无机化合物晶体，其特征在于，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为320～330nm；

4.根据权利要求1所述的无机化合物晶体，其特征在于，所述无机化合物晶体具有非中心对称结构。

5.一种权利要求1至4任意一项所述的无机化合物晶体的制备方法，其特征在于，将含有氮源、碘源、稀土源和磷酸的原料置于密闭容器中，晶化，得到所述无机化合物晶体。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氮源、碘源、稀土源和磷酸的摩尔比为0.5～1.5:0.5～1.5:0.25～1:4～9；

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氮源选自氯化铵、氟化氢铵、氟硼酸铵、钼酸铵、氟化铵、氨水中的至少一种；

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述晶化温度为110～210℃，所述晶化时间不少于6h；

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述晶化后降温，得到所述无机化合物晶体，所述降温的速率不超过15℃/h；

10.一种权利要求1至4任意一项所述的无机化合物晶体在非线性光学晶体材料和激光频率转化器中的应用。

技术总结
本申请公开了一种无机化合物晶体及其制备方法和应用。所述无机化合物晶体的化学式为(NH4)2(I5O12)(IO3)，属于正交晶系，空间群为Cmc21，晶胞参数为α＝γ＝β＝90°，Z＝4。本申请无机化合物晶体在1064nm激光照射下其粉末SHG系数为KH2PO4的16倍，且均能实现相位匹配，作为非线性光学材料具有很好的潜在利用价值。

技术研发人员：马楠,毛江高
受保护的技术使用者：中国科学院福建物质结构研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16