[發(fā)明專利]一種非線性光學(xué)晶體二乙烯三胺合鎘六硼酸鋁及其制備和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010116297.X
• 申請日: 2010-03-02
• 公開（公告）號: CN102191550A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊國昱;周健
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: C30B29/32
• 分類號: C30B29/32;C30B7/08
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非線性光學(xué)材料二乙烯三胺合鎘六硼酸鋁(化學(xué)式：[Cd(dien)₂][AlB₆O₁₁(OH)])的制備和應(yīng)用。

背景技術(shù)

非線性光學(xué)(Nonlinear?Optics，NLO)是現(xiàn)代光學(xué)的一個(gè)新領(lǐng)域，是研究在強(qiáng)光作用下物質(zhì)的響應(yīng)與場強(qiáng)呈現(xiàn)的非線性關(guān)系的科學(xué)。在眾多的非線性光學(xué)效應(yīng)中，倍頻效應(yīng)(SHG)是最引人注目也是研究得最多的非線性效應(yīng)。具有非線性效應(yīng)的光學(xué)材料在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，特別是若干民用和軍事高科技領(lǐng)域中，例如光電通訊、光信息存儲、集成電路、光開關(guān)、光限制器、彩色激光打印、激光致盲武器、海洋魚群探測等，都有一系列重要應(yīng)用。

長期以來，非線性光學(xué)的硼酸鹽晶體一直是人們的研究熱點(diǎn)。目前已實(shí)際應(yīng)用的非線性光學(xué)硼酸鹽晶體包括LiB₃O₅(LBO)，β-BaB₂O₄(BBO)，BiB₃O₆(BIBO)等。雖然這些非線性光學(xué)材料已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，然而，不同的領(lǐng)域?qū)Ψ蔷€性光學(xué)材料的要求也不同，因此不可能有單一非線性光學(xué)材料可以最優(yōu)化應(yīng)用于所有的領(lǐng)域。這就對非線性光學(xué)材料的多樣性提出了要求，以便在特定的領(lǐng)域可以最優(yōu)化的選擇特定的非線性光學(xué)材料。所以有必要繼續(xù)尋找和發(fā)展新的非線性光學(xué)材料。我們通過采用手性的AlO₄基團(tuán)與非心的聚硼陰離子簇協(xié)同組裝成非心或手性結(jié)構(gòu)的策略，從而得到了性能優(yōu)越的新型非線性光學(xué)材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于制備一種非線性光學(xué)晶體二乙烯三胺合鎘六硼酸鋁(化學(xué)式：[Cd(dien)₂][AlB₆O₁₁(OH)])，其技術(shù)方案如下：

我們選擇CdAc₂·4H₂O(醋酸鎳)、Al(i-PrO)₃(異丙醇鋁)、H₃BO₃(硼酸)為原料，其摩爾比為0.6∶1∶5.6，在二乙烯三胺(dien)存在條件下，采用水和吡啶作混合溶劑，在180℃下，利用異丙醇鋁水解成的手性AlO₄基團(tuán)與硼酸聚合成的非心陰離子簇協(xié)同組裝，并以二乙烯三胺合鎘配位陽離子作抗衡離子，在水(劑)熱條件下得到二乙烯三胺合鎘六硼酸鋁的晶體材料。

我們測得該化合物的單晶結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：

化學(xué)式為[Cd(dien)₂][AlB₆O₁₁(OH)]，分子量為：603.61，屬單斜晶系，空間群Pc，單胞參數(shù)為a＝9.4602(19)，b＝10.765(2)，c＝13.816(4)α＝γ＝90°，β＝129.657(19)°，V＝1083.2(4)Z＝2。

在二乙烯三胺合鎘六硼酸鋁的結(jié)構(gòu)中，AlO₄，B₆O₁₁(OH)通過共頂點(diǎn)相連成一個(gè)具有7-/9-/11-/13-元環(huán)孔道的三維空曠骨架結(jié)構(gòu)，配位陽離子作為抗衡離子填充在13-元環(huán)孔道內(nèi)。非線性光學(xué)測量表明，二乙烯三胺合鎘六硼酸鋁具有良好的非線性光學(xué)性能，在1064nm激光照射下輸出很強(qiáng)的532nm綠光，其粉末SHG系數(shù)為KDP的1.7倍。預(yù)期在激光頻率轉(zhuǎn)換、電光調(diào)制、光折變信息處理等高科技領(lǐng)域有一定的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明提供的二乙烯三胺合鎘六硼酸鋁是通過水(劑)熱合成方法生長出的晶體。本發(fā)明所采用的材料制備方法具有工藝簡單、產(chǎn)率高及重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。該材料的優(yōu)點(diǎn)是不易溶于一般的溶劑。該晶體用于光電通訊、光信息存儲、集成電路、光開關(guān)、光限制器、彩色激光打印、激光致盲武器、海洋魚群探測、激光頻率轉(zhuǎn)換、電光調(diào)制、光折變信息處理等領(lǐng)域。

具體實(shí)施方式

1、化合物的制備

0.6mmol?CdAc₂·4H₂O、1.0mmol?Al(i-PrO)₃、5.6mmol?H₃BO₃的混合物中加入3mL吡啶和2mL水，持續(xù)攪拌成膠狀后加入0.7mL二乙烯三胺(dien)，該混合物轉(zhuǎn)移到23mL內(nèi)襯聚四氟乙烯襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，在180℃的烘箱中反應(yīng)11天，自然冷卻到室溫，抽濾、蒸餾水洗滌，空氣中干燥，得到無色晶體。