一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯，其分子式为Cs2CdV2O6Cl2，晶体为单斜晶系，空间群为Cm(No.8)，主要晶体学参数为

A Nonlinear Optical Material Cadmium Dichloride Dicaesium Vanadate and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a non-linear optical material, cesium dichlorocadmium divanadate, whose molecular formula is Cs2CdV2O6Cl2, crystal is monoclinic, space group is Cm (No.8), and main crystallographic parameters are as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯及其制备方法与应用，属于无机化学领域，也属于材料科学领域和光学领域。
技术介绍
利用具有非中心对称结构晶体的二阶非线性光学效应，可以制成二次谐波发生器、频率转换器、光学参量振荡器等非线性光学器件，在许多领域，如激光技术、信息技术和国防军事等方面，都有着重要的应用价值。无机非线性光学材料在二阶非线性光学材料的实用化研究中居主导地位。依据透光波段和适用范围来划分，无机非线性光学晶体材料可分为紫外光区非线性光学晶体材料、可见光区非线性光学晶体材料以及红外非线性光学晶体材料。现有的性能优良的无机非线性光学晶体材料如：BBO(β-偏硼酸钡)、LBO(硼酸锂)、KDP(磷酸二氢钾)、KTP(磷酸钛氧钾)、LN(铌酸锂)、AgGaS2(硫镓银)、AgGaSe2(硒镓银)和ZnGeP2(磷锗锌)等晶体，可适用于紫外、可见光和红外波段的范围。对这些晶体的研究与应用，对非线性材料提出了更多更高的物理与化学性能的要求，比如需要更宽的透光波段范围、更大的非线性光学系数、更高的激光损伤阈值、更容易生长高质量的大晶体等，同时也促进了非线性光学材料的高速发展。非线性光学材料在国民经济、国防军事等领域有着重要的价值，如实现连续可调的分子光谱，拓宽激光辐射波长的范围，开辟新的激光光源等。二阶非线性光学晶体材料必须具有非中心对称的结构，因而研究新型非中心对称的晶体材料已成为当前非线性光学材料研究领域的一个重要课题。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题提供一种透光波段较宽，二阶非线性光学系数较大，能够实现相位匹配，容易制备且稳定性较好的非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯及其制备方法与应用。实现上述目的的技术方案如下：一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯，其分子式为Cs2CdV2O6Cl2。上述方案中，该晶体学参数如下：单斜晶系，Cm空间群，α＝γ＝90.00°，β＝90.404(2)°，Z＝2和上述方案中，该材料的粉末倍频效应为磷酸二氢钾的7倍，且能实现相位匹配；透光范围是0.413～10.4微米。所述的非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯的制备方法，采用固相合成法制备，将含铯元素、镉元素、钒元素和氯元素的原料混合物，置于400～700摄氏度晶化温度下晶化得到；所述原料混合物中，铯元素、镉元素、钒元素和氯元素的摩尔比例数为：Cs:Cd:V:Cl＝1～10mol：0.5～2mol：1～10mol：0.5～5mol。优选地，Cs:Cd:V:Cl＝6mol：1mol：5mol：3mol。上述方案中，所述晶化温度在400～700摄氏度，晶化时间不少于12小时。优选地，所述晶化温度为550摄氏度，晶化时间为72小时。上述方案中，所述的原料混合物中，铯元素来自于含铯的化合物，所述含铯化合物为碳酸铯、硝酸铯、氧化铯、氯化铯或氯化铯中的至少一种。进一步优选地，所述铯盐为碳酸铯。上述方案中，所述的原料混合物中，镉元素来自于含镉的化合物，所述含镉化合物为碳酸镉、硝酸镉、氧化镉、氯化镉或氯化镉中的至少一种。进一步优选地，所述镉盐为氧化镉。上述方案中，所述的原料混合物中，钒元素来自于含钒的化合物，所述含钒化合物为五氧化二钒。上述方案中，所述的原料混合物中，氯元素来自于含氯的化合物，所述含氯化合物为氯化铯和氯化镉中的至少一种。进一步优选地，所述氯盐为氯化铯。所述的非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯在二阶非线性光学领域中的应用。本专利技术所公开的无机非线性光学材料Cs2CdV2O6Cl2，在可见和红外区有较宽的透过窗口，透光范围达到红外区的10.4微米；紫外吸收边测量值达到0.413微米，计算其带隙大小约为3.00电子伏特。具有较大的非线性光学系数以及较好的综合性质，可作为非线性光学晶体材料加以应用。本专利技术的有益效果包括但不限于：1.为未见文献报道的新化合物，晶体为单斜晶系，空间群为Cm(No.8)，晶体学参数如下：α＝γ＝90.00°，β＝90.404(2)°，Z＝2和2.具有较大的倍频效应(SHG)，Kurtz粉末倍频测试结果表明其粉末倍频效应约为KDP(磷酸二氢钾)的7倍；3.化合物在可见光区和红外光区有较宽的透过范围，完全透过波段为0.413～10.4微米；4.制备方法条件温和，产品纯度高，操作简单；5.对空气稳定，不潮解，且热稳定性好，热分解温度约等于600摄氏度；6.化合物能够实现相位匹配。附图说明图1为本专利技术Cs2CdV2O6Cl2晶体的球棍模型图；图2为本专利技术Cs2CdV2O6Cl2粉末的XRD与晶体拟合的XRD图；图3为本专利技术Cs2CdV2O6Cl2粉末的紫外-可见吸收光谱；图4为本专利技术Cs2CdV2O6Cl2粉末的傅立叶变换衰减全反射红外光谱；图5为本专利技术Cs2CdV2O6Cl2粉末的热失重图谱；图6为本专利技术Cs2CdV2O6Cl2粉末的倍频效应相位匹配图谱。具体实施方式以下结合具体的实施例和附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但本申请并不局限于这些实施例。实施例1：Cs2CdV2O6Cl2的制备：分别称取摩尔比为1.5：3：1：2.5的Cs2CO3、CsCl、CdO和V2O5，加入到研钵中研磨，混合均匀，转移至坩埚中，盖上盖子，置于程序升温的马弗炉中，在550摄氏度保温72小时，缓慢降温至室温，得到淡黄色透明的晶体即为所需晶体材料。实施例2：Cs2CdV2O6Cl2的制备：分别称取摩尔比为2：1：1：2.5的Cs2CO3、CsCl、CdO和V2O5，加入到研钵中研磨，混合均匀，转移至坩埚中，盖上盖子，置于程序升温的马弗炉中，在550摄氏度保温72小时，缓慢降温至室温，得到淡黄色透明的晶体即为所需晶体材料。实施例3：Cs2CdV2O6Cl2的制备：分别称取摩尔比为2：1：1的CsCl、CdO和V2O5，加入到研钵中研磨，混合均匀，转移至坩埚中，盖上盖子，置于程序升温的马弗炉中，在570摄氏度保温72小时，缓慢降温至室温，得到淡黄色粉晶即为所需晶体材料。实施例4：Cs2CdV2O6Cl2的粉末倍频效应：材料的倍频性能通过Kurtz－Perry粉末倍频测试方法获得。具体操作步骤如下：将所得的二阶非线性光学晶体材料研磨成约80～100微米粒径的粉末，然后装在两面有玻璃窗的样品池内，之后将样品池置于激光光路上，使用Nd:YAG脉冲激光器为光源产生波长为1064纳米的基频光射入样品池，以约80～100微米粒径的KDP单晶粉末作为标样，信号经光电倍增管显示于示波器上。实施例5：Cs2CdV2O6Cl2的倍频效应相位匹配测试：将所得的二阶非线性光学晶体材料分别研磨并筛分成不同粒度范围的粉末(20～40，40～60，60～80，80～100，100～125，125～150,150～200以及200～300微米)，然后装在两面有玻璃窗的样品池内，之后将样品池置于激光光路上，使用Nd:YAG脉冲激光器为光源产生波长为1064纳米的基频光射入样品池，信号经光电倍增管显示于示波器上，测试不同粒径的倍频信号强度大小，作图后分析判断化合物能否相位匹配。图1是Cs2CdV2O6Cl2晶体的棍棒模型图，在图中，一个钒与四个氧原子形成VO4四面体，一个镉与四个氯以及两个氧原子形成CdCl本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯，其分子式为Cs2CdV2O6Cl2。

【技术特征摘要】
1.一种非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯，其分子式为Cs2CdV2O6Cl2。2.如权利要求1所述的非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯，其特征在于，该晶体学参数如下：单斜晶系，Cm空间群，α＝γ＝90.00°，β＝90.404(2)°，Z＝2和3.如权利要求1所述的非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯，其特征在于，该材料的粉末倍频效应为磷酸二氢钾的7倍，且能实现相位匹配；透光范围是0.413～10.4微米。4.如权利要求1至3任一项所述的非线性光学材料二氯镉二钒酸二铯的制备方法，其特征在于，采用固相合成法制备，将含铯元素、镉元素、钒元素和氯元素的原料混合物，置于400～700摄氏度晶化温度下晶化得到；所述原料混合物中，铯元素、镉元素、钒元素和氯元素的摩尔比例数为：Cs:Cd:V:Cl＝1～10mol：0.5～2mol：1～10mol：0.5～5mol。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳军，李轩科，董志军，丛野，张江，袁观明，崔正威，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42