本發(fā)明涉及化學(xué)式為BaNaSbS₃的硫化物硫銻鈉鋇光學(xué)晶體，晶體制備方法和用途。

背景技術(shù)：

探索新的紅外光學(xué)材料一直是人們研究的熱點。由于中遠紅外相干光源在紅外醫(yī)療、紅外檢測、紅外光譜分析等民事領(lǐng)域有所應(yīng)用，同時在激光定向紅外對抗、激光制導(dǎo)、激光通訊、紅外遙感等軍事領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。為了得到性能優(yōu)異的光學(xué)材料，需要繼續(xù)進行探索。未來紅外光學(xué)材料的選擇主要考慮兩方面的性能。(1)具有高的激光損傷閾值；(2)在中遠紅外波段范圍內(nèi)具有高的透過率。而堿土金屬和金屬硫化物分別具備了上述兩種優(yōu)異的性能。在此基礎(chǔ)上，人們已經(jīng)探索出一些化合物，比如BaSb₂S₄/Se₄、Ba₈Sb₆S₁₇、Ba₄Sb₄Se₁₁、Na₂Ba₃Sb₄等，雖然這些化合物有比較好的結(jié)構(gòu)，特別是Na₂Ba₃Sb₄是在β-Ba₅Sb₄化合物結(jié)構(gòu)上由于陽離子的扭曲，替換生成新的化合物，在反磁性方面有潛在的應(yīng)用，但在紅外光學(xué)領(lǐng)域的材料需要繼續(xù)探索，在此引入堿金屬，使它的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生畸變，并且拉大帶隙，因而堿土金屬硫化物成為比較有前景的紅外光學(xué)材料。

在發(fā)展新型紅外光學(xué)晶體時，人們?nèi)匀贿x擇透光范圍寬，激光損傷閾值大的堿土金屬硫化物晶體，并且為了進一步的拓寬透光范圍，增大激光損傷閾值，陽離子通常使用沒有d-d電子躍遷的堿金屬或堿土金屬。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種用于中遠紅外外波段的硫銻鈉鋇晶體，其化學(xué)式為BaNaSbS₃，透過范圍寬(3-20μm)，且能用于中遠紅外波段。

本發(fā)明的另一目的在于，提供硫銻鈉鋇晶體的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供所述硫銻鈉鋇晶體的用途。

本發(fā)明所述的一種硫銻鈉鋇光學(xué)晶體，該晶體的化學(xué)式為BaNaSbS₃，分子量378.26，屬于單斜晶系，空間群為P2₁/C，晶胞參數(shù)為

所述的硫銻鈉鋇光學(xué)晶體的制備方法，采用高溫固相合成法合成，具體操作按下列步驟進行：

a、選用一步合成法：將Ba、Na、Sb或Sb₂S₃、S金屬單質(zhì)作為原料，按摩爾比Ba:Na:Sb:S＝1:1:0.5-1:1.5-3稱量混合，將混合物放入石墨坩堝中；

或選用分步合成法合成：按摩爾比將Ba:S＝1:1稱量混合，將混合物放入石墨坩堝中，合成中間產(chǎn)物BaS，將得到的BaS中間產(chǎn)物作為原料，按摩爾比BaS:Na:Sb或Sb₂S₃:S＝1:1: 0.5-1:0.5-2稱量混合，將混合物放入石墨坩堝中；

b、將石墨坩堝放入二氧化硅石英管，選用噴燈和真空分子泵機組進行封管操作，噴燈采用氧氣和甲烷氣提供助燃，將二氧化硅石英管在真空度為10^-2-10^-4Pa操作環(huán)境條件下進行封管；

c、將封好的二氧化硅石英管放在馬弗爐里面燒結(jié)，加熱溫度至450-800℃，恒溫40-65小時，然后降到室溫，從爐膛中取出二氧化硅石英管，從石墨坩堝中將晶體分離，即可得到硫銻鈉鋇光學(xué)晶體。

所述的硫銻鈉鋇光學(xué)晶體在制備紅外醫(yī)療、紅外檢測、紅外光譜分析中的用途。

所述紅外檢測中涉及激光定向紅外對抗、激光制導(dǎo)、激光通訊或紅外遙感中的用途。

本發(fā)明所述的一種硫銻鈉鋇光學(xué)晶體及制備方法和用途，其中該晶體化學(xué)式為BaNaSbS₃，分子量為378.26，屬于單斜晶系，空間群為P21/C，晶胞參數(shù)為Z＝4。

所述硫銻鈉鋇晶體，透過范圍是3-20μm；在空氣中穩(wěn)定，不易潮解，不溶于水。

所述的硫銻鈉鋇光學(xué)晶體中的金屬單質(zhì)Ba、Na、Sb、S或Sb₂S₃為純度99.9％，所述的S純度為99.9％。

本發(fā)明的優(yōu)點如下：本發(fā)明所述的硫銻鈉鋇晶體的透過范圍寬，且可用于中遠紅外外波段(3-20μm)_o在空氣中穩(wěn)定，不潮解，不溶于水。在光學(xué)和通訊領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明BaNaSbS₃硫銻鈉鋇x-射線衍射圖；

圖2為本發(fā)明BaNaSbS₃硫銻鈉鋇晶體結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明BaNaSbS₃晶體能夠用于光學(xué)透鏡的工作原理圖，其中1為激光器，2為聚焦系統(tǒng)，3為BaNaSbS₃晶體，4為光柵棱鏡，5為濾波片。

具體實施方式

實施例1

按化學(xué)方程式：Ba+Na+Sb+3S→BaNaSbS₃制備晶體，所用原料(分析純)：

a、選用一步合成法：按摩爾比將Ba 0.137g、Na 0.023g、Sb 0.112g和S 0.096g稱量混合，再將混合物放入石墨坩堝中；

b、將步驟a石墨坩堝放入二氧化硅石英管，選用噴燈和真空分子泵機組進行封管操作，噴燈采用氧氣和甲烷氣提供助燃，將二氧化硅石英管在真空度為10^-2-10^-4Pa操作環(huán)境條件下進行封管；

c、將步驟b封好的二氧化硅石英管放在馬弗爐里面燒結(jié)，加熱溫度至450℃，恒溫40小時，然后降到室溫，從爐膛中取出二氧化硅石英管，從石墨坩堝中將晶體分離，即可得到硫銻鈉鋇BaNaSbS₃光學(xué)晶體。

實施例2

按化學(xué)方程式：Ba+Na+1/2Sb₂S₃+3/2S→BaNaSbS₃制備晶體，所用原料(分析純)：

a、選用一步合成法：按摩爾比將Ba 0.137g、Na 0.023g、Sb₂S₃ 0.160g和S 0.048g稱量混合，將混合物放入石墨坩堝中；

b、將石墨坩堝放入二氧化硅石英管，選用噴燈和真空分子泵機組進行封管操作，噴燈采用氧氣和甲烷氣提供助燃，將二氧化硅石英管在真空度為10^-2-10^-4Pa操作環(huán)境條件下進行封管；

c、將封好的二氧化硅石英管放在馬弗爐里面燒結(jié)，加熱溫度至500℃，恒溫50小時，然后降到室溫，從爐膛中取出二氧化硅石英管，從石墨坩堝中將晶體分離，即可得到硫銻鈉鋇BaNaSbS₃光學(xué)晶體。

實施例3

第一步:化學(xué)方程式：Ba+S→BaS，第二步：化學(xué)方程式：BaS+Na+Sb+2S→BaNaSbS₃制備晶體，所用原料(分析純)：

a、選用分步合成法合成：按摩爾比將Ba 0.137g、S 0.032g稱量混合，將混合物放入石墨坩堝中，合成中間產(chǎn)物BaS，將得到的BaS中間產(chǎn)物作為原料，按摩爾比BaS 0.169g、Na 0.023g、Sb 0.112g和S 0.064g稱量混合，將混合物放入石墨坩堝中；

b、將石墨坩堝放入二氧化硅石英管，選用噴燈和真空分子泵機組進行封管操作，噴燈采用氧氣和甲烷氣提供助燃，將二氧化硅石英管在真空度為10^-2-10^-4Pa操作環(huán)境條件下進行封管；

c、將封好的二氧化硅石英管放在馬弗爐里面燒結(jié)，加熱溫度至700℃，恒溫60小時，然后降到室溫，從爐膛中取出二氧化硅石英管，從石墨坩堝中將晶體分離，即可得到硫銻鈉鋇BaNaSbS₃光學(xué)晶體。

實施例4

第一步:化學(xué)方程式：Ba+S→BaS，第二步:化學(xué)方程式：BaS+Na+1/2Sb₂S₃+1/2S→BaNaSbS₃制備晶體，所用原料(分析純)：

a、選用分步合成法合成：按摩爾比將Ba 0.137g、S 0.032g稱量混合，將混合物放入石墨坩堝中，合成中間產(chǎn)物BaS，將得到的BaS中間產(chǎn)物作為原料，按摩爾比BaS 0.169g、Na 0.023g、Sb₂S₃ 0.160g和S 0.016g稱量混合，將混合物放入石墨坩堝中；

b、將石墨坩堝放入二氧化硅石英管，選用噴燈和真空分子泵機組進行封管操作，噴燈采用氧氣和甲烷氣提供助燃，將二氧化硅石英管在真空度為10^-2-10^-4Pa操作環(huán)境條件下進行封管；

c、將封好的二氧化硅石英管放在馬弗爐里面燒結(jié)，加熱溫度至800℃，恒溫65小時，然后降到室溫，從爐膛中取出二氧化硅石英管，從石墨坩堝中將晶體分離，即可得到硫銻鈉鋇BaNaSbS₃光學(xué)晶體。

實施例5

將實施例1－4所得任意的BaNaSbS₃晶體按附圖3所示安置在3的位置上，在室溫下，用調(diào)Q Nd:YAG激光器作光源，入射波長為1064nm，由調(diào)Q Nd:YAG激光器1發(fā)出波長為1064nm的紅外光束，經(jīng)聚焦系統(tǒng)2后入射到BaNaSbS₃單晶3，經(jīng)光柵棱鏡4和濾波片5后，輸出具有高的透過率的激光，表明該晶體在3-20μm有高的透過率，能夠用作光學(xué)透鏡。