[发明专利]一种在乙醇溶液中快速制备DAST晶体的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及DAST（4-N, N-二甲胺基-4’-N’-甲基-氮杂芪对甲苯磺酸盐）晶体的制备方法，特别是涉及一种在乙醇溶液中快速制备DAST晶体的工艺。

背景技术

有机非线性光学材料由于其非线性光学系数大、响应速度快、抗光损伤阈值高、介电常数低、易于进行分子设计等优点，备受化学、晶体学、光学等领域科研工作者关注。其中，S. R. Marder等人于1989年8月首次报道了具有二阶光学非线性的DAST晶体。DAST为其英文名称4-N, N-dimethylamino-4’-N’-methyl-stilbazolium tosylate的缩写，直译的中文名称应为4-N, N-二甲胺基-4’-N’-甲基-氮杂芪对甲苯磺酸盐。近年来研究发现DAST晶体在1318 nm处二阶非线性系数为1010 pm/V、在720 nm处电光系数为92 pm/V、可产生0.1-200 THz范围内的太赫兹波，通过DAST晶体产生的太赫兹辐射的电场强度可达170 V/cm。

但是文献报道的DAST晶体制备工艺大多采用甲醇作为溶剂，通过缓慢蒸发溶剂或缓慢降温溶液等方法进行。这些方法的缺点是甲醇是众所周知的有毒有害溶剂，会对操作者身体及生态环境造成不良影响，并且缓慢蒸发和缓慢降温方法的工艺周期较长，一般均在30天左右，甚至更长，使DAST晶体的应用研究受限于结晶设备数量和单台设备的晶体产率。

发明内容

本发明目的是克服现有DAST晶体制备工艺方法中使用甲醇溶剂的缺点，特别提供一种使用“绿色溶剂”作为结晶体系溶剂，通过两步操作实现一种在乙醇溶液中快速制备DAST晶体的工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种在乙醇溶液中快速制备DAST晶体的工艺，其特征在于：该DAST晶体制备工艺分为两步，其中第一步：选用绝对乙醇为溶剂，在惰性气体环境中配制DAST溶液，控制DAST溶液浓度为0.5-3.5 wt%，将DAST溶液转移至广口瓶中用胶塞密封后从惰性气体环境中取出；第二步：将广口瓶置于控温精度为±0.05℃且恒温为20-55℃的控温水浴槽中，控制降温速率为1-4 ℃/d，制备时间为2-18天。

本发明在研发过程中，通过适当地调整DAST溶液浓度和降温速率，可以进一步缩短工艺周期并提高所得晶体的尺寸，本发明又提供了DAST晶体的优选制备工艺。

本发明优选的技术方案是：一种在乙醇溶液中快速制备DAST晶体的工艺，其特征在于：该DAST晶体制备工艺分为两步，其中第一步：选用绝对乙醇为溶剂，在惰性气体环境中配制DAST溶液，控制DAST溶液浓度为2.0-3.5 wt%，将DAST溶液转移至广口瓶中用胶塞密封后从惰性气体环境中取出；第二步：将广口瓶置于控温精度为±0.05℃且恒温为43-55℃的控温水浴槽中，控制降温速率为1.1-2.5 ℃/d，制备时间为2-10天。

本发明的优点和有益效果是：（1）采用绝对乙醇作为反应介质，避免了有毒有害溶剂甲醇对操作者身体的伤害，同时也减轻了废液对环境的污染；（2）虽然在相同温度下，DAST在乙醇中的溶解度较在甲醇中的低，但乙醇的沸点较甲醇的要高十几摄氏度，对于溶液降温方法而言，可操作的区间更宽，可以弥补DAST在乙醇中溶解度较低的不足；（3）现有文献报道认为很难在乙醇溶剂中获得高质量DAST晶体。但在研究过程中发现，采用乙醇溶液体系制备DAST晶体的不利因素除DAST在乙醇中的溶解度较低外，更主要的原因在于市售的无水乙醇等溶剂会含有微量的水分，而DAST极易吸水且存在含结晶水的晶体结构（即DAST · H₂O），这些因素将会严重降低在乙醇溶液中制备的DAST晶体的质量。针对该原因，本发明采用了常用的通过溶剂精制方法获得的绝对乙醇作为溶剂，避免了水分对晶体质量所造成的不利影响，为DAST晶体及相关产品研究奠定了良好的物质与理论基础。

具体实施方式

    以下结合实施例对本发明作进一步说明：