本發(fā)明涉及一種化合物鍶硼氧氫和鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體及制備方法和用途，屬于無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，也屬于材料科學(xué)領(lǐng)域和光學(xué)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

激光技術(shù)在國(guó)防、科研、工業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮日益重要的作用。非線性光學(xué)晶體材料是一種重要的光電信息功能材料，是光電子技術(shù)特別是激光技術(shù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其發(fā)展程度與激光技術(shù)有密切的聯(lián)系。非線性光學(xué)晶體材料可以改變激光的波長(zhǎng)，轉(zhuǎn)換激光頻率，調(diào)節(jié)其強(qiáng)度和相位，實(shí)現(xiàn)激光信號(hào)的全息存儲(chǔ)等。

近四十年來(lái)，人們?cè)谘芯颗c探索非線性光學(xué)晶體材料方面做了大量探索研究工作，發(fā)現(xiàn)了一批性能優(yōu)良的非線性光學(xué)晶體材料，如kbe2bo3f2(kbbf)、β-bab2o4(bbo)、lib3o5(lbo)、cslib6o10(clbo)、linbo3(ln)、ktiopo4(ktp)。但是這些材料任然存在一些缺點(diǎn)，在生長(zhǎng)技術(shù)和應(yīng)用上還有這一定的限制，如kbbf具有層狀生長(zhǎng)習(xí)性，β-bbo在生長(zhǎng)過(guò)程中有相變，lbo和clbo晶體易潮解，ln晶體的損傷閾值低并對(duì)光折邊損傷敏感，ktp也有光色損傷的敏感性。

基于此，各國(guó)科學(xué)家不斷探索新的非線性光學(xué)晶體，以期得到質(zhì)量?jī)?yōu)異、性能優(yōu)良的激光晶體。本發(fā)明是提供一種鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體材料及其制備方法和用途。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于，為解決全固態(tài)激光系統(tǒng)對(duì)具有非線性光學(xué)效應(yīng)的晶體材料的需要，提供一種化合物鍶硼氧氫和鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體及制備方法和用途，該化合物化學(xué)式為sr3b9o16(oh)b(oh)3，分子量為694.99，采用水熱法制備，所得產(chǎn)物為晶體；該晶體的化學(xué)式為sr3b9o16(oh)b(oh)3，分子量為694.99，屬于三方晶系，空間群為p31c，晶胞參數(shù)為z＝2，采用水熱法制備；該晶體生長(zhǎng)過(guò)程具有操作簡(jiǎn)單，成本低，所用的試劑為無(wú)機(jī)原料，毒性低，生長(zhǎng)周期短，物化性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。該晶體非線性光學(xué)效應(yīng)約為1倍kdp；本發(fā)明的鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體在倍頻轉(zhuǎn)換、光參量振蕩器等非線性光學(xué)器件中得到廣泛應(yīng)用。

本發(fā)明所述的一種化合物鍶硼氧氫，該化合物的化學(xué)式為sr3b9o16(oh)b(oh)3，采用水熱法制備，所得產(chǎn)物為晶體。

所述化合物鍶硼氧氫的制備方法，采用水熱法制備，具體操作按下列步驟進(jìn)行：

a、將化合物sr(no3)2、srf2、h3bo3、lioh·h2o、nh4no3分別加入特氟龍袋子中，然后密封特氟龍袋子，將密封后的特氟龍袋子放入體積為25ml的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入去離子水8ml，其中原料sr(no3)2和含硼化合物中bo3^3-的摩爾比為0.2-1:3，原料srf2和含硼化合物中bo3^3-的摩爾比為0.2-1:3；

b、將步驟a中裝入特氟龍袋子的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入相應(yīng)的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜活塞旋緊；

c、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度10-20℃/h的升溫速率升至200℃，恒溫3-5天，再以溫度2-10℃/h的速率降溫至室溫；

d、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，用去離子水洗后得到化合物鍶硼氧氫，所得產(chǎn)物為透明晶體。

一種鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體，該晶體的分子式為sr3b9o16(oh)b(oh)3，分子量為694.99，屬于三方晶系，空間群為p31c，晶胞參數(shù)為z＝2。

所述鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體的制備方法，采用水熱法制備晶體，具體操作按下列步驟進(jìn)行:

a、將化合物sr(no3)2、srf2、h3bo3、lioh·h2o、nh4no3分別加入特氟龍袋子中，然后密封特氟龍袋子，將密封后的特氟龍袋子放入體積為25ml的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入去離子水8ml；

b、將步驟a中裝入特氟龍袋子的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入相應(yīng)的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜活塞旋緊；

c、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度10-20℃/h的升溫速率升至200℃，恒溫3-5天，再以溫度2-10℃/h的速率降溫至室溫；

d、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，用去離子水洗后得到鍶硼氧氫透明晶體。

步驟a中原料sr(no3)2和含硼化合物中bo3^3-的摩爾比為0.2-1:3，原料srf2和含硼化合物中bo3^3-的摩爾比為0.2-1:3。

所述鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體在制備倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉(zhuǎn)換器或光參量振蕩器中的用途。

本發(fā)明所述的一種鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體，該晶體的分子式為sr3b9o16(oh)b(oh)3,屬于三方晶系，空間群為p31c，分子量為694.99，晶胞參數(shù)為z＝2，粉末倍頻效應(yīng)達(dá)到1倍kdp(kh2po4)，該晶體制備簡(jiǎn)單，所使用的起始原料毒性低對(duì)人體毒害小。

本發(fā)明所用的方法為水熱法，即將起始原料按照一定比例混合后裝入特氟龍的袋子中，將袋子裝入的反應(yīng)釜中，密封后放入干燥箱中加熱，經(jīng)過(guò)高溫高壓恒溫反應(yīng)，通過(guò)程序降溫方法即可得到透明的鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體。

本發(fā)明所述的化合物鍶硼氧氫和鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體及制備方法和用途，采用水熱法按下列反應(yīng)式制備sr3b9o16(oh)b(oh)3晶體：

(1)8sr(no3)2+2srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-

(2)7sr(no3)2+3srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-

(3)6sr(no3)2+4srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h22o+li⁺+f^-

(4)5sr(no3)2+5srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-

(5)4sr(no3)2+6srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-

(6)3sr(no3)2+7srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-

(7)2sr(no3)2+8srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的x-射線衍射圖譜。

圖2為本發(fā)明制作的非線性光學(xué)器件的工作原理圖，其中包括(1)為激光器，(2)為全聚透鏡，(3)為鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體，(4)為分光棱鏡，(5)為濾波片，ω為折射光的頻率等于入射光頻率或是入射光頻率的3倍。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

實(shí)施例1

以化學(xué)反應(yīng)式：8sr(no3)2+2srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-制備晶體：

a、按摩爾比8:2:30:30:5將化合物sr(no3)2、srf2、h3bo3、lioh·h2o和nh4no3分別加入特氟龍袋子中，然后密封特氟龍袋子，將密封后的特氟龍袋子放入到體積為25ml的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入去離子水8ml；

b、將步驟a中裝有特氟龍袋子的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜活塞旋緊；

c、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度10℃/h的升溫速率升至200℃，恒溫3天，再以溫度2℃/h的速率降溫至室溫；

d、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即得到透明的鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體。

實(shí)施例2

以化學(xué)反應(yīng)式：7sr(no3)2+3srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-制備晶體：

a、按摩爾比為7:3:30:30:5將化合物sr(no3)2、srf2、h3bo3、lioh·h2o和nh4no3分別加入特氟龍袋子中，然后密封特氟龍袋子，將密封后的特氟龍袋子放入到體積為25ml的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入去離子水8ml；

b、將步驟a中裝有特氟龍袋子的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜活塞旋緊；

c、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度12℃/h的升溫速率升至200℃，恒溫3天，再以溫度4℃/h的降溫速率冷卻至室溫；

d、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即得到透明的鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體。

實(shí)施例3

以化學(xué)反應(yīng)式：6sr(no3)2+4srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-制備晶體：

a、按摩爾比為6:4:30:30:5將化合物sr(no3)2、srf2、h3bo3、lioh·h2o和nh4no3分別加入特氟龍袋子中，然后密封特氟龍袋子，將密封后的特氟龍袋子放入到體積為25ml的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入去離子水8ml；

b、將步驟a中裝有特氟龍袋子的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜活塞旋緊；

c、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度15℃/h的升溫速率升至200℃，恒溫4天，再以溫度5℃/h的降溫速率冷卻至室溫；

d、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即得到透明的鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體。

實(shí)施例4

以化學(xué)反應(yīng)式：5sr(no3)2+5srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-制備晶體：

a、按摩爾比為5:5:30:30:5將化合物sr(no3)2、srf2、h3bo3、lioh·h2o和nh4no3分別加入特氟龍袋子中，然后密封特氟龍袋子，將密封后的特氟龍袋子放入到體積為25ml的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入去離子水8ml；

b、將步驟a中裝有特氟龍袋子的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜活塞旋緊；

c、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度18℃/h的升溫速率升至200℃，恒溫3天，再以溫度4℃/h的降溫速率冷卻至室溫；

d、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即得到透明的鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體。

實(shí)施例5：

以化學(xué)反應(yīng)式：4sr(no3)2+6srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-制備晶體：

a、按摩爾比為4:6:30:30:5將化合物sr(no3)2、srf2、h3bo3、lioh·h2o和nh4no3分別加入特氟龍袋子中，然后密封特氟龍袋子，將密封后的特氟龍袋子放入到體積為25ml的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入8ml去離子水；

b、將步驟a中裝有特氟龍袋子的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜活塞旋緊；

c、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20℃/h的升溫速率升至200℃，恒溫4天，再以溫度5℃/h的降溫速率冷卻至室溫；

d、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即得到透明的鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體。

實(shí)施例6：

以化學(xué)反應(yīng)式：3sr(no3)2+7srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-制備晶體：

a、按摩爾比為3:7:30:30:5將化合物sr(no3)2、srf2、h3bo3、lioh·h2o和nh4no3分別加入特氟龍袋子中，然后密封特氟龍袋子，將密封后的特氟龍袋子放入到體積為25ml的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入去離子水8ml；

b、將步驟a中裝有特氟龍袋子的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜活塞旋緊；

c、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20℃/h的升溫速率升至200℃，恒溫3天，再以溫度3℃/h的降溫速率冷卻至室溫；

d、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即得到透明的鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體。

實(shí)施例7

以化學(xué)反應(yīng)式：2sr(no3)2+8srf2+30h3bo3+30lioh·h2o+5nh4no3→sr3b9o16(oh)b(oh)3+n2o↑+h2o+li⁺+f^-制備晶體：

a、按摩爾比為2:8:30:30:5將化合物sr(no3)2、srf2、h3bo3、lioh·h2o和nh4no3分別加入特氟龍袋子中，然后密封特氟龍袋子，將密封后的特氟龍袋子放入到體積為25ml的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后向聚四氟乙烯內(nèi)襯加入去離子水8ml；

b、將步驟a中裝有特氟龍袋子的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜活塞旋緊；

c、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度10℃/h的升溫速率升至200℃，恒溫4天，再以溫度5℃/h的降溫速率冷卻至室溫；

d、打開高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即得到透明的鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體。

實(shí)施例8

將實(shí)施例1-7中所得的任意一種鍶硼氧氫非線性光學(xué)晶體，按附圖2所示安置在3的位置上，在室溫下，用調(diào)qnd:yag激光器的1064nm輸出作光源，觀察到明顯的532nm倍頻綠光輸出，輸出強(qiáng)度約為同等條件kdp的1倍。