專利名稱：：一種三階非線性光學材料四丁基銨富勒稀球及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種有機-無機雜化三階非線性光學材料及其合成方法。
背景技術(shù)：
：非線性光學材料在光學信息處理、全光開關(guān)、光計算、光通訊等方面具有重要的應用價值。三階非線性光學材料是實現(xiàn)全光開關(guān)、光計算以及相位復共軛的基礎(chǔ)，串、并聯(lián)高位率數(shù)據(jù)處理的全光器件的效率，取決于光信號耦合時所用三階非線性材料的性能。無機晶體是最早被研究的非線性光學材料，且已被應用于器件的研制中，但無機非線性光學材料響應時間長，制備工藝較困難，可選擇種類單一，易潮解等缺點限制了它的應用。近年來，有機化合物材料的三階非線性光學性質(zhì)成為了研究的熱點，文獻中報道的材料有聚硫苯、二茂鐵衍生物等共扼有機聚合物、富勒烯、半導體和原子簇化合物等。有機分子、高聚物非線性光學材料因具有非線性光學系數(shù)大，透光波長范圍寬，本征開關(guān)時間短，光學損傷閾值高，加工性能好等優(yōu)點而受到科學研究者們的關(guān)注，但是卻具有熱穩(wěn)定性差、合成復雜等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種不易潮解、合成方法簡單、熱穩(wěn)定性高的有機-無機雜化三階非線性光學材料及其合成方法。本發(fā)明所提供的有機-無機雜化三階非線性光學材料四丁基銨富勒稀球的分子式為(NH4)1S[(C16H36N)4N]24[Mo1320372(H20)72(CH3C00)3。].ca.7NH4CH3COO.ca.173H20。本發(fā)明所提供的四丁基銨富勒稀球的合成方法，包括以下步驟將物質(zhì)的量比例為1:42的(NH4)42[Mo1320372(CH3COO)3。(H20)72].ca.300H2O.ca.10CH3COONH4(代號為{Mo132})和四丁基溴化銨分別溶于水中，并分別用乙酸調(diào)pH為3.5~4.5后，將二者混合，攪拌，得到沉淀，過濾，水洗，自然風干，即得到有機-無機雜化三階非線性光學材料四丁基銨富勒烯球。與現(xiàn)有三階非線性材料相比較，本發(fā)明所提供的有機-無機雜化三階非線性光學材料(四丁基銨富勒烯球)具有較大的非線性吸收及非線性折射系數(shù)，在常溫下非常穩(wěn)定，合成方法簡單，原料易得，產(chǎn)率高。圖1、濃度為1x10—5M的四丁基銨富勒烯球的DMF溶液Z-掃描開孔曲線。圖2、濃度為1xl(T5M的四丁基銨富勒烯球的DMF溶液Z-掃描閉孔曲線。其中實線為擬合后的理論曲線，黑色圓點為實際測量值。以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。具體實施例方式下述實施例中所使用的四丁基溴化銨和乙酸均為市售商品。(NH4)42[Mo1320372(CH3COO)3。(H20)72〗.ca.300H2O.ca.10CH3COONH4({MoI32})為4要文獻方法合成物質(zhì)(Angew.Chem.Int.Ed.Engl.37,3359-3363(1998)),具體步驟為將(NH4)6Mo0".4H20(5.6g，4.5mmol)和CH;C00NH4(12.5g，162.2mmol)溶于250ml水中，加入線H2S04(0.8g，6.1mmol)攪拌10min,溶液變?yōu)樗{綠色后，加入50%(體積分數(shù))的CH3COOH(83mL)，溶液變綠，于500ml錐形瓶中靜置4天，過濾，用90%的乙醇沖洗。實施例1)將0.234g四丁基溴化銨(0.726mmo1)溶于20ml水中，用乙酸調(diào)pH=4;2)將0.5g{Mo32}(0.0173mmol)溶于20ml水，用乙酸調(diào)pH=4;3)將步驟1)和2)中得到的溶液混合，攪拌20min，得到沉淀，抽濾，用水沖洗，自然風干，得到四丁基銨富勒烯球，經(jīng)紅外光譜、紫外光譜、元素分析及熱重分析測定其分子式為(NH4)18[(C16H36N)4N〗24[Mo1320372(H20)72(CH3COO)3。].ca.7NH4CH3COO.ca.173H20。將上述實施例中制備的四丁基銨富勒烯球配制成濃度為lxlO—5M的四丁基銨富勒烯球的DMF溶液后，測定其三階非線性光學性能。三階非線性折射率n2(mY1)，吸收系數(shù)P(mr1),極化率的實部Rex(3)與虛部Imx(3)是材料的主要性能指標。采用Z-掃描方法在EKSPLA公司的NL303型納秒級Nd:YAG激光器上測試。測得樣品呈現(xiàn)自散焦性質(zhì)，其數(shù)據(jù)如表l。測試條件樣品池厚度L=ltnm,入射波長入=532nm,激光能量E。=20.28jiJ,透鏡焦距20cm，小孔的線性透過率S=0.25，束腰半徑co。=30)am，脈沖寬度？=5ns，光速c=3xl08m/s。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1本發(fā)明所制備的四丁基銨富勒烯球的性能參數(shù)權(quán)利要求1、一種三階非線性光學材料四丁基銨富勒稀球，其特征在于，所述的四丁基銨富勒稀球的分子式為(NH4)18[(C16H36N)4N]24[Mo132O372(H2O)72(CH3COO)30]·ca.7NH4CH3COO·ca.173H2O。2、權(quán)利要求1所述的一種三階非線性光學材料四丁基銨富勒稀球的合成方法，其特征在于，包括以下步驟將物質(zhì)的量比例為1:42的(NH4)42[Mo1320372(CH3C00)3。(H20)72〗ca.300H2O.ca.10013(:00冊4和四丁基溴化銨分別溶于水中，并分別用乙酸調(diào)pH=3.5~4.5后，將二者混合，攪拌，過濾，水洗，自然風干，得到三階非線性光學材料四丁基銨富勒烯球。全文摘要一種三階非線性光學材料四丁基銨富勒稀球及其合成方法屬于功能材料領(lǐng)域。現(xiàn)有無機和有機非線性光學材料分別存在易潮解，熱穩(wěn)定性差，制備復雜等問題。本發(fā)明所提供的四丁基銨富勒稀球的分子式為(NH<sub>4</sub>)<sub>18</sub>[(C<sub>16</sub>H<sub>36</sub>N)<sub>4</sub>]<sub>24</sub>[Mo<sub>132</sub>O<sub>372</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>72</sub>(CH<sub>3</sub>COO)<sub>30</sub>]·ca.7NH<sub>4</sub>CH<sub>3</sub>COO·ca.173H<sub>2</sub>O。本發(fā)明通過將物質(zhì)的量比例為1∶42的{Mo<sub>132</sub>}和四丁基溴化銨分別溶于水中，并分別用乙酸調(diào)pH＝3.5～4.5后，混合得到四丁基銨富勒稀球。本發(fā)明的三階非線性光學材料不易潮解、熱穩(wěn)定性高、具有較大非線性吸收及非線性折射系數(shù)和自散焦性質(zhì)，且制備簡單。文檔編號C01B31/00GK101381317SQ20081022449公開日2009年3月11日申請日期2008年10月17日優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日發(fā)明者周云山,張立娟,萱王申請人:北京化工大學