[發明專利]一種二階非線性光學材料磷鋁酸鹽及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010030981.X
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111217349B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 郝玉成;何林波;葛廣杰;阮郁;周海達;薛洋;蘇婷婷
• 申請（專利權）人: 合肥學院
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45
• 代理公司: 合肥中谷知識產權代理事務所(普通合伙) 34146
• 代理人: 洪玲

本發明涉及一種二階非線性光學材料磷鋁酸鹽及其制備方法和應用，該磷鋁酸鹽是通過低溫水熱合成法，將磷酸鹽和鋁酸鹽在強堿、氟化鈉以及硼酸的條件下，200?240℃下反應12?48h，最終獲得該磷鋁酸鹽。本發明通過低溫水熱合成法將磷酸鹽和鋁酸鹽復合，得到結構新型且結晶于非心空間群的磷鋁酸鹽，該磷鋁酸鹽具有優異的二階非線性光學性能，其粉末二階非線性光學效應約為0.12倍的KH₂PO₄(KDP)，紫外吸收截止邊約為380nm。

技術領域

本發明屬于二階非線性光學材料技術領域，具體涉及一種二階非線性光學材料磷鋁酸鹽及其制備方法和應用。

背景技術

非線性光學(Nonlinear Optics,NLO)主要是研究在強光作用下物質的響應與場強呈現的非線性關系的科學，主要包括倍頻、混頻、高次諧波發生和光的參量振蕩與放大等。到目前為止，在能源、信息、醫療、科研、軍事和工業制造等領域，例如激光投影電視，激光致盲武器，潛艇深水通訊，光盤記錄，非線性光學與激光技術相互結合已經得到了相當廣泛的開發和應用。目前實際應用的二階非線性光學晶體主要有LiB₃O₅(LBO),BaB₂O₄(BBO)，KH₂PO₄(KDP)，KTiOPO₄(KTP)，BaTiO₃(BTO)和LiNbO₃(LNO)等。根據應用波段的不同，二階非線性光學材料主要包括紅外材料、可見到紅外區材料和紫外材料三種，其中紅外材料一般選用的是半導體材料；可見到紅外區材料一般用碘酸鹽、鈮酸鹽；紫外材料一般選用硼酸鹽晶體。無機非線性光學材料通常比較穩定，多數允許各向異性離子交換，使之可用于導波器材料，并且它們都有比有機材料純度更高的晶體形式。在應用方面，無機類材料一直處于主要地位。隨著科學研究的不斷深入，新一類深紫外區的二階非線性光學晶體材料獲得了很大的突破，像磷酸鹽中的Ba₅P₆O₂₀,RbNaMgP₂O₇,Ba₁₁[Al(PO₄)₄](P₂O₇)(PO₄)₃,A₃Al₂(PO₄)₃(A＝Kand Rb)。基于文獻的調研分析得出，磷酸鹽晶體是一類潛在的深紫外區二階非線性光學材料。但是，目前對這些無機二階非線性光學晶體材料的合成多使用高成本低效率的高溫固相法，因此，開發和設計一種能夠解決上述問題的磷鋁酸鹽材料具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種結構簡單，設計合理的一種二階非線性光學材料磷鋁酸鹽及其制備方法和應用。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種二階非線性光學材料磷鋁酸鹽的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1：將氫氧化鉀、三氧化二鋁、氟化鈉、磷酸溶液以及硼酸依次溶解于去離子水中，攪拌下混合均勻，轉移至聚四氟乙烯內襯，并以金屬外套密封，形成反應釜；

步驟S2：將步驟S1中的反應釜置于反應爐中，加熱后恒溫反應，反應結束后關閉反應爐，自然冷卻至室溫；

步驟S3：取出步驟S2中自然冷卻的內襯，將內襯中的固相混合物用沸水反復洗滌并干燥，最終獲得該二階非線性光學材料磷鋁酸鹽。

作為本發明的進一步優化方案，按摩爾量計，所述步驟S1中，每0.5mL去離子水中各反應物的添加量分別為1.0-1.3mmol的氫氧化鉀、0.2-0.3mmol三氧化二鋁、0.5-0.65mmol的氟化鈉、0.15-0.25mmol質量分數為85％的磷酸溶液、3-3.5mmol的硼酸。