[發(fā)明專利]銻鋅酸鉀化合物、單晶體及其制備方法和用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810071774.8
• 申請(qǐng)日: 2008-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN101676216A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊松林;程文旦;張浩;黃淑萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): C01G30/02
• 分類號(hào): C01G30/02;C30B29/10;C09K11/75
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集非線性光學(xué)和發(fā)光性能一體的復(fù)合光學(xué)功能材料及其合成。

背景技術(shù)

非線性光學(xué)晶體，具有倍頻效應(yīng)(SHG)，在激光頻率轉(zhuǎn)換、電光調(diào)制、光折 變信息處理等高科技領(lǐng)域有著重要應(yīng)用價(jià)值。非線性光學(xué)材料在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 中，特別是若干軍事和民用高科技領(lǐng)域中，例如潛艇深水通訊、激光致盲武器、 海洋魚群探測(cè)、光盤記錄、彩色激光打印、激光投影電視、光計(jì)算和光纖通訊 等，都有一系列重要應(yīng)用。目前實(shí)際應(yīng)用的非線性光學(xué)晶體包括LiB₃O₅(LBO)， β-BaB₂O₄(BBO)，KH₂PO₄(KDP)，KTiOPO₄(KTP)，LiNbO₃(LNO)與BaTiO₃(BTO) 等。此外，發(fā)光材料制成用于光源的光發(fā)射二極管，在戶外大屏幕顯示，交通 信號(hào)，信息讀寫裝置，特別是光發(fā)射二極管產(chǎn)生的三基色光被廣泛用于白光照 明，光裝飾等重要的領(lǐng)域。目前實(shí)際應(yīng)用或?qū)嶒?yàn)室研發(fā)的藍(lán)光光發(fā)射二極管材 料主要是GaN和ZnO。在探索非線性光學(xué)和發(fā)光材料中，我們從已知材料的結(jié)構(gòu) 出發(fā)，發(fā)現(xiàn)ZnO的空間群P6(3)mc，具有非心結(jié)構(gòu)，并且具有強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)光性能。 因此，我們希望用其他原子部分取代Zn原子的位置或?qū)nO進(jìn)行加成，使其發(fā) 生畸變并調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)，以便得到性能優(yōu)越的新型非線性光學(xué)和三基色發(fā)光材 料。有關(guān)這方面的研究尚無文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于制備銻鋅酸鉀化合物。

本發(fā)明的目的之二在于制備銻鋅酸鉀單晶體。

本發(fā)明制備的銻鋅酸鉀化合物，其化學(xué)式為KZn₄SbO₇，分子量為534.33。

銻鋅酸鉀化合物采用高溫法合成。具體而言，按K:Zn:Sb(摩爾比)＝1：4： 1稱量好K₂CO₃，ZnO與Sb₂O₃，研碎，混合均勻，然后在高溫恒溫使其充分反應(yīng)， 即可得到純相。前述高溫恒溫溫度為700℃。

本發(fā)明制備的銻鋅酸鉀單晶體，其化學(xué)式為KZn₄SbO₇，分子量為534.33，屬 六方晶系，空間群P6(3)mc，單胞參數(shù)為a＝6.141(3)，b＝6.141(3)，c＝9.948(6) ，α＝90°，β＝90°，γ＝120°，V＝324.9(3)³，Z＝2。

銻鋅酸鉀晶體的三維框架結(jié)構(gòu)為鋅氧四面體和銻氧八面體通過氧原子共頂 點(diǎn)連接而成，鉀原子處于該四面體和八面體的空隙中。化合物中存在兩種晶體 學(xué)獨(dú)立的鋅原子，鋅與其周圍的四個(gè)氧形成四面體構(gòu)型，其中Zn(1)O₄四面體之 間通過共頂點(diǎn)連接形成沿a方向和b方向的一維無限螺旋鏈，而Zn(2)O₄和SbO6 也通過共頂點(diǎn)連接形成沿a方向和b方向的一維無限螺旋鏈。

銻鋅酸鉀單晶體通過高溫法制備。具體而言，以鉀鹽，ZnCO₃與Sb₂O₃為原 料，混合均勻研磨，預(yù)燒后研磨，然后再高溫恒溫，接著緩慢降溫，最后讓其 自然冷卻到室溫，獲得無色透明的片狀晶體。

前述鉀鹽可選用K₂CO₃或KCl或KNO3。前述原料的加料比：K:Zn:Sb(摩 爾比)＝4：2：2。前述制備方法中所述高溫為800℃，緩慢降溫速率可控制為以 每小時(shí)3℃的速率。

Kurtz粉末法測(cè)量表明，銻鋅酸鉀單晶體在1064nm激光照射下輸出很強(qiáng)的 532nm綠光，其粉末SHG系數(shù)大致相當(dāng)于KDP的三倍。此類非線性光學(xué)材料在現(xiàn) 代科學(xué)技術(shù)中，特別是若干軍事和民用高科技領(lǐng)域中，例如潛艇深水通訊、激 光致盲武器、海洋魚群探測(cè)、光盤記錄、彩色激光打印、激光投影電視、光計(jì) 算和光纖通訊等，都有一系列重要應(yīng)用。