专利名称：一种有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料及其合成方法
技术领域：
本发明属于功能材料领域，具体涉及一种有机-无机三阶非线性光学晶体材料及其合成方法。
背景技术：
非线性光学材料在光电通讯、光学信息处理、全光开关、光计算和集成电路等方面有重要的应用价值。三阶非线性光学材料是实现全光开关、光计算以及相位复共轭的基础， 串、并联高位率数据处理的全光器件的效率，取决于光信号耦合时所用三阶非线性材料的性能。无机晶体是最早被研究的非线性光学材料，而且被应用于器件的研制中，有着较为广泛的应用。但无机非线性光学晶体材料响应时间长，制备工艺较困难，可选择种类单一，易潮解等缺点限制了它的应用。近几年来，有机化合物材料的三阶非线性光学性质成为了研究的热点，文献中报道的材料有聚硫苯、二茂铁衍生物等共扼有机聚合物、富勒烯、半导体和原子簇化合物等。有机分子、高聚物非线性光学材料因具有非线性光学系数大，透光波长范围宽，本征开关响应时间快，光学损伤阈值高，加工性能好等优点而受到科学研究者们的关注，但是却具有热稳定性差、可加工性不好、合成复杂等缺点。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种不易潮解、合成方法简单、热稳定性高的有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料及其合成方法。本发明所提供的一种有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料，谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的分子式为Na2Gd4 [Movi126Mov28O462H14 (H2O) 42 (H00CCH2CH2CH (NH3+) CO(T) 14] · ca. 300H20本发明所提供的谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的合成方法，包括以下步骤将浓度为0.27M GdClyK溶液，在搅拌条件下，按照1 1的体积比，加入到浓度为 0. 18M Na2MoO4水溶液中，混合后有白色沉淀生成，搅拌30min，将白色沉淀抽滤并用少量水冲洗；L-谷氨酸钠溶于浓度为0. 5M盐酸溶液中，使L-谷氨酸钠浓度为0. 047M，依次将上述白色沉淀和盐酸胼加入到上述L-谷氨酸钠的盐酸溶液中，盐酸胼与L-谷氨酸钠摩尔比为 1 9.4，于70°C的水浴中加热池，溶液变浅蓝并逐渐加深，白色沉淀逐渐溶解，最终得到蓝色澄清溶液，溶液冷至室温过滤，所得溶液三天后得到蓝色方晶体，过滤，所得固体洗涤，自然风干，即得到有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料。元素分析及ICP结果(％ )为 C，2. 1 ；H, 2. 5 ；N,0. 4 ;Na,0. 2 ；Gd，2. 4 ;Mo，46. 9。经红外光谱、紫外光谱、元素分析、ICP 及热重分析测定其分子式为Na2Gd4 [Movi126Mov28O462H14 (H2O) 42 (H00CCH2CH2CH (NH3+) CO(T) 14] · ca. 300H20与现有三阶非线性材料相比较，本发明所提供的有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料(谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体)具有较大的非线性吸收及非线性折射系数，具有自聚焦性能，在常温下非常稳定，合成方法简单，原料易得，产率高。
图1、谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的乙醇/水(体积比1 1)溶液ζ-扫描开孔曲线；其中实线为拟合后的理论曲线，黑色圆点为实际测量值；图2、谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的乙醇/水(体积比1 1)溶液Z-扫描闭孔曲线；其中实线为拟合后的理论曲线，黑色圆点为实际测量值；以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明；图3谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的红外谱图；图4谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的紫外谱图；图5谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的TG-DTA曲线谱图。
具体实施例方式实施例将浓度为0.27M GdClyK溶液，在搅拌条件下，按照1 1的体积比，加入到浓度为 0. 18M Na2MoO4水溶液中，混合后有白色沉淀生成，搅拌30min，将白色沉淀抽滤并用少量水冲洗；L-谷氨酸钠溶于浓度为0. 5M盐酸溶液中，使L-谷氨酸钠浓度为0. 047M，依次将上述白色沉淀和盐酸胼加入到上述L-谷氨酸钠的盐酸溶液中，盐酸胼与L-谷氨酸钠摩尔比为 1 9.4，于70°C的水浴中加热池，溶液变浅蓝并逐渐加深，白色沉淀逐渐溶解，最终得到蓝色澄清溶液，溶液冷至室温过滤，所得溶液三天后得到蓝色方晶体，过滤，所得固体洗涤，自然风干，即得到有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料，其红外谱图见图3，紫外谱图见图4，TG-DTA曲线谱图见图5，乙醇/水(体积比1 1)溶液Z-扫描开孔曲线见图1，乙醇 /水(体积比1 1)溶液Z-扫描闭孔曲线见图2。将上述实施例中制备的谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体配置成浓度为1 1 的乙醇/水溶液后，测定其三阶非线性光学性能。三阶非线性折射率Y (niW—1)、非线性吸收系数β (mW—1)、非线性光学系数x(3)(esU)是材料的主要性能指标。采用Z-扫描方法在 EKSPLA公司的PL214;3B型皮秒级Nd: YAG激光器上测试。测得样品呈现自聚焦性质，其数据如表1。测试条件样品池厚度L = Imm,入射波长λ = 532nm,激光能量= 15 μ J，透镜焦距20cm，小孔的线性透过率S = 0.25，束腰半径= 30 μ m，脉冲宽度τ = 18ps，光速c = 3X108m/s。
权利要求
1.一种有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料，其特征在于，其为谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体，分子式为Na2Gd4 [Movi126Mov28O462H14 (H2O) 42 (H00CCH2CH2CH (NH3+) COO") 14] · ca. 300H20
2.权利要求1的谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的合成方法，其特征在于包括以下步骤将浓度为0.27M GdClyK溶液，在搅拌条件下，按照1 1的体积比，加入到浓度为 0. 18M Na2MoO4水溶液中，混合后有白色沉淀生成，搅拌30min，将白色沉淀抽滤并用少量水冲洗；L-谷氨酸钠溶于浓度为0. 5M盐酸溶液中，使L-谷氨酸钠浓度为0. 047M，依次将上述白色沉淀和盐酸胼加入到上述L-谷氨酸钠的盐酸溶液中，其中盐酸胼与L-谷氨酸钠摩尔比为1 9.4，于70°C的水浴中加热池，溶液变浅蓝并逐渐加深，白色沉淀逐渐溶解，最终得到蓝色澄清溶液，溶液冷至室温过滤，所得溶液三天后得到蓝色方晶体，过滤，所得固体洗涤，自然风干，即得到有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料。
全文摘要
本发明公开了一种有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料及其制备方法，所述的光学晶体材料即谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的分子式为Na2Gd4[Mo126Mo28O462H14(H2O)42(HOOCCH2CH2CH(NH3+)COO-)14]·ca.300H2O；制备方法在搅拌条件下，将GdCl3水溶液与Na2MoO4水溶液混合后有白色沉淀生成，将白色沉淀抽滤并用水冲洗；L-谷氨酸钠溶于盐酸溶液中，依次将上述白色沉淀和盐酸肼加入到上述L-谷氨酸钠的盐酸溶液中，盐酸肼与L-谷氨酸钠摩尔比为1∶9.4，于70℃的水浴中加热3h，溶液冷至室温过滤，所得溶液三天后得到蓝色方晶体，过滤，所得固体洗涤，自然风干即可。本发明所的光学晶体材料具有较大的非线性吸收及非线性折射系数，具有自聚焦性能，在常温下非常稳定，合成方法简单，原料易得，产率高。
文档编号C30B29/00GK102212879SQ20101014079
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者周云山, 张立娟, 李豫豪, 汤万旭 申请人:北京化工大学