[发明专利]三方相HgS非线性光学晶体的制备方法及其应用在审

专利信息
申请号: 202110645842.2 申请日: 2021-06-10
公开(公告)号: CN113355747A 公开(公告)日: 2021-09-07
发明(设计)人: 郭胜平;严梅;唐如玲 申请(专利权)人: 扬州大学
主分类号: C30B29/46 分类号: C30B29/46;C30B7/10;G02F1/355
代理公司: 扬州市锦江专利事务所 32106 代理人: 江平
地址: 225009 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 三方相 hgs 非线性 光学 晶体 制备 方法 及其 应用
【说明书】:

三方相HgS非线性光学晶体的制备方法及其应用,属于非线性光学材料技术领域,也涉及三方相HgS晶体的制备技术领域。将Na2S·9H2O和HgCl2与去离子水混合进行水热反应,待反应结束后过滤取得固相,经常温干燥,得三方相HgS非线性光学晶体。本发明采用水热反应具有一步反应的优点,且反应周期较短、产率可达85%以上。该三方相HgS非线性光学晶体可用于红外波段的倍频晶体,具有优异的红外非线性光学性能,在波长2100 nm激光照射下,其倍频效应为AGS的0.8倍,且能实现相位匹配。

技术领域

本发明属于非线性光学材料技术领域,也涉及三方相HgS晶体的制备技术领域。

背景技术

红外非线性光学晶体作为变频晶体,可用于红外遥感、气体检测、激光医疗、激光加工等民用、医用、军用领域。目前商业上广泛使用的红外非线性光学晶体材料有AgGaS2(AGS)、AgGaSe2(AGSe)、ZnGeP2(ZGP),它们的优点是非线性光学系数大,但是缺点是抗激光损伤阈值低。因此,红外非线性光学晶体材料的研究仍是非线性光学领域的重点和难点之一。其中,二元硫属化合物相比三元及以上的硫属化合物,具有结构简单、合成便利等优点,引起了业内的注意。

HgS有三种晶相:三方相(P3221)、立方相(F-43m)、立方相(Fm-3m),且都结晶于非心空间群,可能具有非线性光学效应。其中,三方相HgS是低温相,在升高温度(300 ℃左右)和一定压强下,会转变成黑色立方相晶体。

三方相HgS晶体材料结晶于三方晶系P3221空间群,晶胞参数为a = b = 4.1433(2) Å, c = 9.4920(11) Å, α = β = 90°, γ = 120 °, 单胞体积为141.12(2) Å3, Z =1。汞原子和两个硫原子相连,形成哑铃状HgS2基团,HgS2基团通过硫原子相连,沿c轴形成一维链状结构。

根据文献调研,有关于不同晶相的HgS在温度、压力作用下转换,以及三方相HgS的其他性质和用途的文献报道,但是至今没有三方相HgS用于红外非线性光学晶体材料的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三方相HgS非线性光学晶体的制备方法。

本发明技术方案是:将Na2S·9H2O和HgCl2与去离子水混合进行水热反应,待反应结束后过滤取得固相,经常温干燥,得三方相HgS非线性光学晶体。

本发明以氯化汞(HgCl2)为汞源,以九水硫化钠(Na2S·9H2O)为硫源,以去离子水作为溶剂,采用水热法制备,产率可达85 %以上。

本发明反应方程式为:Na2S·9H2O + HgCl2 = HgS + 2NaCl + 9H2O 。

现有技术中公开了三方相HgS的合成方法:将HgI粉末溶于K2S水溶液,得到立方相HgS晶体;再将立方相HgS晶体置于K2S水溶液中数周,得到三方相HgS晶体。与此相比,本发明采用水热反应具有一步反应的优点,且反应周期较短、产率提高。

本发明的优点:

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