四种碘酸盐非线性光学晶体及其制备方法和用途

本发明涉及四种非线性光学晶体al(io3)3、h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)、cr(io3)3、al xga1− x(io3)3(0< x≤1)及其制备方法和用途。

背景技术：

1、探究倍频效应大、透过波段宽、抗激光损伤阈值大的新型非线性光学晶体材料是研究的热点。目前主要的非线性光学材料有： β-bab2o4（bbo）、lib3o5（lbo）、kbe2bo3f2（kbbf）晶体、aggas2（ags）晶体、aggase2（agse）晶体和zngep2（zgp）晶体。虽然这些材料的晶体生长技术已日趋成熟，但仍存在着明显的不足之处：如晶体易潮解、生长周期长、层状生长习性严重、价格昂贵、激光损伤阈值小以及双光子吸收等。因此，寻找新的非线性光学晶体材料仍然是一个重要而艰巨的工作。

2、io3−基团具有活性孤对电子，容易形成非中心对称结构，当其定向排列时容易形成大的极化。新型金属碘酸盐容易获得较强的非线性光学效应，和较高的激光损伤阈值，是新型中红外非线性光学晶体的重要候选材料。

技术实现思路

1、本发明目的之一在于提供一种非线性光学晶体al(io3)3及其制备方法和用途，属于六方晶系 p63空间群，晶胞参数为： a= b= 8.5~9.5 å， c= 5.0~5.5 å， α= β= 90°， γ= 120°。

2、1.优选地，所述晶胞参数中： a= b= 8.9986(3)， c= 5.2435(3) å。

3、本发明的目的之二是提供一种简单的水热法合成al(io3)3。

4、具体的基本技术方案具有如下特点：

5、a.在20 ml的聚四氟乙烯做衬里的高压釜里按摩尔比1 : 4 : 3 : 70称取al粉、hno3、h5io6和h2o，混合均匀后密封。

6、b.将步骤a中的封好的聚四氟乙烯高压反应釜放入烘箱中，从室温加热到170℃，时间28分钟，170 ℃保温10080分钟；然后得到al(io3)3：

7、c.将步骤b中得到的al(io3)3以5℃/min的速率冷却至室温后取出样品，即得到六方柱状的非线性光学晶体材料。

8、本发明的目的之三是提供一种非线性光学晶体al(io3)3。

9、本发明的目的之四是提供上述al(io3)3二阶非线性光学效应的测试及数据。其测试采用如下方法进行：

10、将纯净的al(io3)3粉末晶体样品与标准样品kh2po4过筛以后装入石英制作的样品台，垂直放置在可以旋转的样品架上，用1064纳米激光照射晶体样品使其产生二次谐波效应，每记录一次数据样品旋转30°。

11、本发明目的之五在于提供一种非线性光学晶体h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)及其制备方法和用途，结晶于三方晶系 p3空间群或者六方晶系 p63空间群，晶胞参数为： a= b= 8.5~9.5 å， c= 5.0~5.5 å， α= β= 90°， γ= 120°。

12、优选地，所述晶胞参数中： a= b= 9.1108(2)， c= 5.2977(2) å。

13、本发明的目的之六是提供一种简单的水热法合成h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)。

14、具体的基本技术方案具有如下特点：

15、d.在25 ml的聚四氟乙烯做衬里的高压釜里按摩尔比2 : 3 : 30 : 14 : 15称取ga2o3、zncl2、h5io6、h2o、hno3混合均匀后密封。

16、e.将步骤d中的封好的聚四氟乙烯高压反应釜放入烘箱中，从室温加热到170℃，时间28分钟，170 ℃保温10080分钟；然后得到h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)：

17、f.将步骤e中得到的h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)以5℃/min的速率冷却至室温后取出样品，即得到块状的非线性光学晶体材料。

18、本发明的目的之七是提供一种非线性光学晶体h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)。

19、本发明的目的之八是提供上述h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)二阶非线性光学效应的测试及数据。其测试采用如下方法进行：

20、将纯净的h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)粉末晶体样品与标准样品kh2po4过筛以后装入石英制作的样品台，垂直放置在可以旋转的样品架上，用1064纳米激光照射晶体样品使其产生二次谐波效应，每记录一次数据样品旋转30°。

21、本发明目的之九在于提供一种非线性光学晶体cr(io3)3及其制备方法和用途，属于六方晶系 p63空间群， a= b= 8.5~9.5 å， c= 5.0~5.5 å， α= β= 90°， γ= 120°。

22、优选地，所述晶胞参数中： a= b= 9.1319(4)， c= 5.2815(3) å。

23、本发明的目的之十是提供一种简单的水热法合成cr(io3)3。

24、具体的基本技术方案具有如下特点：

25、g.在25 ml的聚四氟乙烯做衬里的高压釜里按摩尔比1:6:8:3称取crcl3、h5io6、h2o、hno3混合均匀后密封。

26、h.将步骤g中的封好的聚四氟乙烯高压反应釜放入烘箱中，从室温加热到170℃，时间28分钟，170 ℃保温10080分钟；然后得到cr(io3)3：

27、i.将步骤h中得到的cr(io3)3以5℃/min的速率冷却至室温后取出样品，即得到六方棒状的非线性光学晶体材料。

28、本发明的目的之十一是提供一种非线性光学晶体cr(io3)3。

29、本发明的目的之十二是提供上述cr(io3)3二阶非线性光学效应的测试及数据。其测试采用如下方法进行：

30、将纯净的cr(io3)3粉末晶体样品与标准样品kh2po4过筛以后装入石英制作的样品台，垂直放置在可以旋转的样品架上，用1064纳米激光照射晶体样品使其产生二次谐波效应，每记录一次数据样品旋转30°。

31、本发明目的之十三在于提供一种非线性光学晶体为al xga1− x(io3)3(0< x≤1)及其制备方法和用途，结晶于六方晶系 p63空间群，晶胞参数为： a= b= 8.5~9.5 å， c= 5.0~5.5å， α= β= 90°， γ= 120°。

32、优选地，所述晶胞参数中： a= 9.0921~9.1061， c= 5.2854~5.2941 å。

33、本发明的目的之十四是提供一种简单的水热法合成al xga1− x(io3)3(0< x≤1)。

34、具体的基本技术方案具有如下特点：

35、j.在15 ml的聚四氟乙烯做衬里的高压釜里分别按照1 : 1 : 6 : 120、1 : 4 :6 : 120、4 : 1 : 6 : 120的摩尔比投料，搅拌1h混合均匀后，在聚四氟乙烯做衬里的高压釜里用水热法制备al xga1− x(io3)3(0< x≤1)；。

36、k.将步骤j中的封好的聚四氟乙烯高压反应釜放入烘箱中，从室温加热到170℃，时间28分钟，170 ℃保温10080分钟；然后得到al xga1− x(io3)3(0< x≤1)：

37、l.将步骤k中得到的al xga1− x(io3)3(0< x≤1)以5℃/min的速率冷却至室温后取出样品，即得到六方块状的非线性光学晶体材料。

38、本发明的目的之十五是提供一种非线性光学晶体al xga1− x(io3)3(0< x≤1)。

39、本发明的目的之十六是提供上述al xga1− x(io3)3(0< x≤1)二阶非线性光学效应的测试及数据。其测试采用如下方法进行：

40、将纯净的al xga1− x(io3)3(0< x≤1)粉末晶体样品与标准样品kh2po4过筛以后装入石英制作的样品台，垂直放置在可以旋转的样品架上，用1064纳米激光照射晶体样品使其产生二次谐波效应，每记录一次数据样品旋转30°。

41、有益效果

42、本发明al(io3)3有益效果在于：

43、（1）合成方法与实验步骤简单，成本低廉，产物纯度很高，可一步直接合成纯相的al(io3)3粉末晶体。

44、（2）合成的al(io3)3粉末晶体在相同粒度与条件下其倍频效应达到 kh2po4的18.3倍以上，而抗激光损伤阈值是kh2po4的1.4倍以上。红外光谱表征本化合物在红外区域具有良好的透过性，适合用做红外区域的非线性晶体。

45、本发明h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)有益效果在于：

46、（3）合成方法与实验步骤简单，成本低廉，产物纯度很高，可一步直接合成纯相的h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)粉末晶体。

47、（4）合成的h xga1− xzn x(io3)3(0< x≤1)粉末晶体在相同粒度与条件下其倍频效应达到kh2po4的7~15倍，而抗激光损伤阈值是kh2po4的0.6倍以上。红外光谱表征本化合物在红外区域具有良好的透过性，适合用做红外区域的非线性晶体。

48、本发明cr(io3)3有益效果在于：

49、（5）合成方法与实验步骤简单，成本低廉，产物纯度很高，可一步直接合成纯相的cr(io3)3粉末晶体。

50、（6）合成的cr(io3)3粉末晶体在相同粒度与条件下其倍频效应达到 kh2po4的3.5倍。红外光谱表征本化合物在红外区域具有良好的透过性，适合用做红外区域的非线性晶体。

51、本发明al xga1− x(io3)3(0< x≤1)有益效果在于：

52、（7）合成方法与实验步骤简单，成本低廉，产物纯度很高，可一步直接合成纯相的al xga1− x(io3)3(0< x≤1)粉末晶体。

53、（8）合成的al xga1− x(io3)3(0< x≤1)粉末晶体在相同粒度与条件下其倍频效应达到kh2po4的10~20倍。红外光谱表征本化合物在红外区域具有良好的透过性，适合用做红外区域的非线性晶体。