一种多苯基鏻单晶光纤及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种多苯基鏻类单晶光纤及其制备方法与应用。所述的多苯基鏻单晶光纤化学组成为四苯基卤化鏻或四苯基卤化鏻水合物晶体，所述的多苯基鏻单晶光纤的分子式为C

【技术实现步骤摘要】
一种多苯基鏻单晶光纤及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种多苯基鏻类单晶光纤及其制备方法与应用，属于晶体材料

技术介绍
单晶光纤是一种性能优异的低维光学材料，与大尺寸体块晶体不同，它能将耦合的激光束缚在微米级的微小体积内，有效提高泵光的功率密度，降低信号输出的阈值，提高激光转换效率。与玻璃光纤相比，单晶光纤保持了单晶的本质特征，具有非线性频率转换、拉曼散射、电光效应等晶体物理特性，因而被广泛应用于光电子、光通讯、超导
微型器件的制备。迄今为止，国内外报道的单晶光纤仅限于无机材料，如氧化物、氟化物、卤化物、无机盐等，而有机的单晶光纤很少有报道。然而，作为功能材料，有机晶体相比无机晶体材料具有更大的非线性性质、更快的响应速度及更广泛的材料来源。因此，有机晶体在功能器件方面具有重要而广泛的应用前景。分析有机单晶光纤鲜有报道的原因主要在于生长制备方法的缺乏。目前，广泛采用的单晶光纤生长制备技术主要包括微下拉及激光加热基座两种，但这两种方法仅适用于高熔点的无机单晶光纤的生长。而有机晶体的熔点低，高温条件下易分解，不适合于熔融提拉或微下拉生长制备单晶光纤。多苯基鏻化合物是一系列重要的有机材料，已作为活性反应物、药物中间体、催化剂等被广泛研究和应用。最近，我们研究发现，部分多苯基鏻化合物具有良好的结晶性质，既可生长成大尺寸的晶体，也可以控制条件生长制备光纤单晶，且光纤表现出优异的非线性光学性质。因此，开发有机单晶光纤，提供有机单晶光纤的制备方法成为本领域亟待解决的技术问题。<br>
技术实现思路
针对有机单晶光纤材料及现有生长制备技术的空白，本专利技术提供一种多苯基鏻单晶光纤及其制备方法与应用。该单晶光纤可作为光波导、激光频率转换及受激拉曼散射晶体材料。术语说明：室温：具有本领域公知的含义，一般是指25±5℃。长径比：单晶光纤的长度与直径之比。本专利技术的技术方案如下：一种多苯基鏻单晶光纤，所述的多苯基鏻单晶光纤化学组成为四苯基卤化鏻或四苯基卤化鏻水合物晶体，所述的多苯基鏻单晶光纤的分子式为C24H20PX·nH2O，其中X为Cl、Br或I，n≥0，所述的多苯基鏻单晶光纤的直径为1～50μm，长径比≥500：1。根据本专利技术，优选的，所述的四苯基氯化鏻的晶体结构属于正交晶相，mmm点群，Pnma空间群，α＝β＝γ＝90°；所述的四苯基溴化鏻的晶体结构属于正交晶相，mmm点群，Pnma空间群，α＝90°，γ＝90°，β＝90°；所述的四苯基碘化鏻的晶体结构属于四方晶相，-42m点群，I-42d空间群，α＝β＝γ＝90°。根据本专利技术，上述多苯基鏻单晶光纤的制备方法，包括步骤如下：(1)将多苯基鏻盐加入至超纯水中，在密封状态加热溶解，得到多苯基鏻盐溶液；(2)将步骤(1)得到的多苯基鏻盐溶液在60～80℃过热24～48h，经过滤得到多苯基鏻盐过饱和溶液；(3)将步骤(2)得到的多苯基鏻盐过饱和溶液自然冷却至室温，然后向过饱和溶液中下入籽晶，在密封状态下生长，得到多苯基鏻单晶光纤。根据本专利技术，优选的，步骤(1)中，所述的加热溶解具体是在40～60℃下加热50～70min。根据本专利技术，优选的，步骤(1)中，所述的多苯基鏻盐为四苯基氯化鏻、四苯基溴化鏻或四苯基碘化鏻。根据本专利技术，优选的，步骤(1)中，所述的多苯基鏻盐为四苯基溴化鏻时，多苯基鏻溶液的质量分数为1.5％～3.5％；所述的多苯基鏻盐为四苯基氯化鏻时，多苯基鏻溶液的质量分数为10％～30％；所述的多苯基鏻盐为四苯基碘化鏻时，多苯基鏻溶液的质量分数为0.1％～0.5％；进一步优选的，所述的多苯基鏻盐为四苯基溴化鏻时，多苯基鏻溶液的质量分数为10％、16.7％、20％、25％；最优选为16.7％。根据本专利技术，优选的，步骤(2)中，所述过滤为采用0.22μm的超细水膜进行过滤。根据本专利技术，优选的，步骤(3)中，所述的籽晶为多苯基鏻籽晶；进一步优选为四苯基氯化鏻籽晶、四苯基溴化鏻籽晶或四苯基碘化鏻籽晶，籽晶与多苯基鏻盐按照卤素对应使用。根据本专利技术，优选的，步骤(3)中，所述的籽晶直径为1～50μm，长径比为(20～70):1；进一步优选的，所述的籽晶长径比为(30～50):1。根据本专利技术，优选的，步骤(3)中，所述的密封状态为：温度0～30℃，环境相对湿度为10％～60％；进一步优选的，温度为25℃。根据本专利技术，优选的，步骤(3)中，所述生长的过程中多苯基鏻单晶光纤的生长速率为0.05～5μm/s。生长速率取决于多苯基鏻溶液的浓度。上述多苯基鏻单晶光纤在受激拉曼散射、激光频率转换和电光转换器件制备中的应用。本专利技术的技术特点及有益效果如下：1、本专利技术首次采用下种生长的方式，在室温条件下获得各种多苯基鏻单晶光纤，光纤直径可以控制在1～50μm范围之内，本专利技术制备的多苯基鏻单晶光纤拥有极大的长径比和比表面积，光纤直径可控，表面光滑，光纤质量高，体积小，导光性好，拉伸强度高。2、本专利技术提供的单晶光纤的制备方法，采用的下种生长方式使得光纤生长的成功率高，重复性好；下种成功后，其所获得光纤的长度依赖于光纤生长的时间，在优选生长条件下其光纤生长速率最高可达到5μm/s。相较于传统的水溶液自组装法，本专利技术的制备方法有效的克服了晶体短小，直径不可控，质量不均匀的缺点。同时，本专利技术提供的单晶光纤的生长方法过程简单，操作简便，有很大的推广前景。3、本专利技术提供的多苯基鏻单晶光纤可应用于受激拉曼散射、非线性频率转换及光波导器件的制备。附图说明图1是实施例1制备的四苯基溴化磷单晶光纤的扫描电镜照片。图2是实施例1制备的四苯基溴化磷单晶光纤的自发拉曼光谱图。图3是实施例1制备的四苯基溴化磷单晶光纤的受激拉曼光谱图。图4是实施例1制备的四苯基溴化磷单晶光纤的光波导照片。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术做进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限制本专利技术的范围。实施例中所用四苯基溴化鏻、四苯基氯化鏻、四苯基碘化鏻为高纯微晶粉末(纯度为99％)，超纯水电阻率为18MΩ.cm。实施例1一种四苯基溴化鏻单晶光纤的制备方法，包括步骤如下：(1)将四苯基溴化鏻(TPPBr)加入超纯水中，在60℃下加热60min密封加热溶解，得到澄清的质量分数为2.44％的四苯基溴化鏻(TPPBr)溶液；(2)将步骤(1)得到的四苯基溴化鏻(TPPBr)溶液在80℃过热48小时，经0.22μm的超细水膜过滤至生长槽中，得到四苯基溴化鏻(TPPBr)过饱和溶液；(3)将步骤(2)得到的四苯基溴化鏻(TPPBr)过饱和溶液自然冷却到25℃，然后向过饱和溶液中下入直径为5μm，长径比为50:1的TPPBr籽晶，在生长槽密封状态下生长5h，生长过程中保持生长槽的生长温度为25℃，环境相对湿度为30％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多苯基鏻单晶光纤，其特征在于，所述的多苯基鏻单晶光纤化学组成为四苯基卤化鏻或四苯基卤化鏻水合物晶体，所述的多苯基鏻单晶光纤的分子式为C

【技术特征摘要】
1.一种多苯基鏻单晶光纤，其特征在于，所述的多苯基鏻单晶光纤化学组成为四苯基卤化鏻或四苯基卤化鏻水合物晶体，所述的多苯基鏻单晶光纤的分子式为C24H20PX·nH2O，其中X为Cl、Br或I，n≥0；所述的多苯基鏻单晶光纤的直径为1～50μm，长径比≥500：1。


2.如权利要求1所述的多苯基鏻单晶光纤，其特征在于，所述的四苯基氯化鏻的晶体结构属于正交晶相，mmm点群，Pnma空间群，α＝β＝γ＝90°；所述的四苯基溴化鏻的晶体结构属于正交晶相，mmm点群，Pnma空间群，α＝90°，γ＝90°，β＝90°；所述的四苯基碘化鏻的晶体结构属于四方晶相，-42m点群，I-42d空间群，α＝β＝γ＝90°。


3.权利要求1-2任一项所述的多苯基鏻单晶光纤的制备方法，包括步骤如下：
(1)将多苯基鏻盐加入至超纯水中，在密封状态加热溶解，得到多苯基鏻盐溶液；
(2)将步骤(1)得到的多苯基鏻盐溶液在60～80℃过热24～48h，经过滤得到多苯基鏻盐过饱和溶液；
(3)将步骤(2)得到的多苯基鏻盐过饱和溶液自然冷却至室温，然后向过饱和溶液中下入籽晶，在密封状态下生长，得到多苯基鏻单晶光纤。


4.如权利要求3所述的的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的加热溶解具体是在40～60℃下加热50～70min。

【专利技术属性】
技术研发人员：任燕，高泽玉，张承乾，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37