[发明专利]非线性光学晶体Pb2TiOF(SeO3)2Cl及其制备和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型非线性光学晶体材料。

背景技术

非线性光学晶体，具有倍频效应(SHG)，在激光频率转换、电光调制、光折变信息处理等高科技领域有着重要应用价值。非线性光学晶体材料在现代科学技术中，特别是若干军事和民用高科技领域中，例如潜艇深水通讯、激光致盲武器、海洋鱼群探测、光盘记录、彩色激光打印、激光投影电视、光计算和光纤通讯等，都有一系列重要应用。目前实际应用的非线性光学晶体包括α-LiIO₃, KH₂PO₄ (KDP), KTiOPO₄(KTP), LiB₃O₅(LBO), β-BaB₂O₄(BBO), LiNbO₃(LNO)与 BaTiO₃(BTO)等。

二阶非线性光学晶体材料必须具有非中心对称的结构。因此设计非线性光学材料的关键是如何诱导无心结构的形成及如何增加化合物的极化率，这是非线性光学材料设计与合成的难题。目前认为能产生无心结构的基团主要包括BO₃^3-, PO₄^3-等基团, 含孤对电子的离子如I(V)、Se(IV)、Te(IV)、Bi(III)、Pb(II)等及畸变八面体配位的d⁰电子构型的过渡金属离子如Ti(IV)、V(V)、Nb(V)、Ta(V)、Mo(VI)、W(VI)等。另外，卤化物具有较宽的带隙，所以卤素离子F^-、Cl^-、Br^-、I^- 受到越来越多的关注，并取得了突破性进展，如CsGeCl₃, CsCdBr₃, HgBr₂ 和NaSb₃F₁₀。基于已报道的研究，我们致力于将含铅的卤氧化物,Se⁴⁺/Te⁴⁺与d⁰过渡金属结合，希望取得结构新颖，性能良好的非线性材料。我们通过在亚硒酸盐的化合物中引入含铅的卤化物，以及容易发生二阶姜-泰勒畸变的d⁰电子构型的过渡金属Ti⁴⁺阳离子，发现一例新的非线性光学晶体，并研究了其倍频效应。相关工作，至今未见文献报道。

发明内容

本发明的目的: (1) 提供一种化合物，该化合物由以下分子式代表：Pb₂TiOF(SeO₃)₂Cl; (2)提供化合物Pb₂TiOF(SeO₃)₂Cl的制备方法; (3)提供化合物Pb₂TiOF(SeO₃)₂Cl的潜在应用。

本发明提供的化合物化学式为Pb₂TiOF(SeO₃)₂Cl，属于单斜晶系空间群为P2₁，晶胞参数为a = 8.2863(5) ?， b = 5.3781(2) ?，c = 10.7167(6) ?，β = 111.191(6) o，Z = 2，晶胞体积为V = 445.29(4) ?³。

化合物具有三维的骨架结构，结构中包含沿b轴方向的阴离子链 [TiOF(SeO₃)₂]^3- 和同样沿b轴方向的阳离子链Pb₂Cl³⁺。Ti(1)O₅F八面体通过共顶点形成沿b轴方向的链，Se(1)O₃和Se(2)O₃分别以桥连和单齿的形式悬挂在Ti(1)O₅F的周围，形成沿b轴方向的阴离子链 [TiOF(SeO₃)₂]^3-。阳离子链和阴离子链通过共用O原子和F原子形成三维骨架结构。