一种无机化合物晶体及其制备方法和应用

本技术属于无机材料，尤其涉及一种无机化合物晶体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、以光电材料为核心的光电设备，在各种电、光、热、磁的相互转换中起着不可或缺的作用。其中，非线性光学晶体是指具有非线性光学效应(shg效应)的功能材料，可以实现激光频率转换、激光强度和相位的调制、以及激光信号的全息储存等功能，在军用、民用高科技光电材料领域具有广泛应用，是激光器件中的核心部件。一般来说，紫外非线性光学晶体材料的结构单元可分为包括[co3]2-、[bo3]3-、[b3o6]3-等基本构筑单元的π共轭单元和[po4]3-、[so4]2-、[po3f]2-等非π共轭基本单元。目前实际应用的非线性光学晶体包括lib3o5(lbo)，β-bab2o4(bbo)，kh2po4(kdp)，ktiopo4(ktp)，α-liio3等。但近年来随着科技的发展，非线性光学器件发展迅速，同时也对非线性光学材料提出了更多更高的物理、化学性能的要求，而现有的非线性光学晶体尚不能满足上述要求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术提供了一种无机化合物晶体及其制备方法和应用，所述无机化合物晶体表现出强的倍频效应，在1064nm激光照射下输出很强的532nm绿光，其粉末shg系数为kh2po4(kdp)的0.7～1倍，是一类具有潜在应用价值的非线性光学材料。

2、为了实现上述发明目的，本技术提供以下技术方案：

3、一方面，本技术提供了一种无机化合物晶体，所述无机化合物晶体的化学式为aga2(po4)(po3f)f2(h2o)；

4、其中，a包括rb+或cs+。

5、可选地，所述aga2(po4)(po3f)f2(h2o)包括a+、gao4f2单元、gao3f2(h2o)单元、[po3f]单元和[po4]单元；

6、所述gao4f2单元和gao3f2(h2o)单元独立为畸变的磁性离子八面体；

7、所述gao4f2单元和gao3f2(h2o)单元通过共顶点f连接，形成无限长的{[gao4f2]+gao3f2(h2o)]}∞一维链；

8、其中，一条{[gao4f2]+gao3f2(h2o)]}∞一维链上的gao3f2(h2o)单元和相邻另外一条{[gao4f2]+gao3f2(h2o)]}∞一维链上的两个gao4f2单元通过[po3f]单元连接，形成{[gao4f2]+[gao3f2(h2o)]+[po3f]}∞二维层；

9、所述{[gao4f2]+[gao3f2(h2o)]+[po3f]}∞二维层通过[po4]单元桥联，形成三维网络结构；

10、所述a+填充于所述三维网络结构的孔道内部。

11、可选地，所述无机化合物晶体为正交晶系；

12、所述无机化合物晶体的空间群为pna21。

13、可选地，所述无机化合物晶体的晶胞参数为：

14、α＝γ＝β＝90°，z＝4。

15、可选地，所述无机化合物晶体的晶胞参数为：

16、α＝γ＝β＝90°，z＝4。

17、可选地，所述无机化合物晶体的晶胞参数为：

18、α＝γ＝β＝90°，z＝4。

19、可选地，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为275～295nm。

20、可选地，所述无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为280～290nm。

21、可选地，所述无机化合物晶体在1064nm激光照射下的倍频效应为kh2po4(kdp)的0.7～1倍。

22、可选地，所述无机化合物晶体具有二阶非线性光学shg效应。

23、第二方面，本技术提供了上述一种无机化合物晶体的制备方法，该制备方法过程简单，可得到高纯度、高结晶度的无机化合物晶体，所得无机非线性光学晶体的形貌均为无色透明四棱柱状晶体。

24、上述一种无机化合物晶体的制备方法，包括如下步骤：

25、将含有a源、ga源、f源、p源、水的混合物，置于密闭容器中反应，降温，得到所述无机化合物晶体。

26、可选地，所述a源、ga源、f源、p源、水的摩尔比为：

27、1:0.2～2:5～50:10～100:50～400，

28、其中，a源的摩尔数以元素a来计，所述ga源的摩尔数以元素ga来计，所述f源的摩尔数以元素f来计，所述p源的摩尔数以元素p来计。

29、优选地，所述a源、ga源、f源、p源、水的摩尔比为：

30、1:0.3～1.5:10～40:20～80:100～350。

31、优选地，所述a源、ga源、f源、p源、水的摩尔比为：

32、1:0.4～1.2:15～30:30～70:150～300。

33、可选地，所述a源包括a的氢氧化物、水合氢氧化物、氟化物中的至少一种。

34、可选地，所述ga源包括ga的氧化物、氢氧化物、氟化物中的至少一种。

35、可选地，所述f源包括氟化物、水合氟化物、氢氟酸中的至少一种。

36、可选地，所述p源包括磷酸、六氟磷酸、碱金属磷酸盐中的至少一种。

37、可选地，所述反应的温度为120～240℃；

38、所述反应的时间为6～300h。

39、优选地，所述反应的温度为140～210℃；

40、所述反应的时间为12～200h。

41、可选地，所述反应的温度独立地选自120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃中的任意值或任意两者之间的范围值。

42、可选地，所述反应的时间独立地选自6h、12h、24h、30h、40h、50h、62h、72h、80h、100h、120h、140h、160h、180h、210h、240h、260h、280h、300h中的任意值或任意两者之间的范围值。

43、可选地，所述降温为降至室温；

44、所述降温的速率为0.1～20℃/h。

45、优选地，所述降温的速率为0.1～15℃/h。

46、可选地，所述降温的速率独立地选自0.1℃/h、1℃/h、2℃/h、3℃/h、4℃/h、6℃/h、8℃/h、10℃/h、13℃/h、15℃/h、18℃/h、20℃/h中的任意值或任意两者之间的范围值。

47、第三方面，本技术提供了上述一种无机化合物晶体作为非线性光学晶体材料的应用。

48、第四方面，本技术提供了上述一种无机化合物晶体在制备非线性光学器件中的应用。

49、可选地，所述非线性光学器件包括倍频发生器、激光频率转换器或光参量振荡器。

50、与现有技术相比，本技术包括以下有益效果：

51、(1)本技术提供的一种无机化合物晶体，化学式为aga2(po4)(po3f)f2(h2o)(a包括rb+或cs+)，该晶体在1064nm激光照射下为kh2po4(kdp)的0.7～1倍，且能实现相位匹配。因此aga2(po4)(po3f)f2(h2o)(a包括rb+或cs+)晶体作为非线性光学材料具有很好的潜在利用价值，且该无机化合物晶体的紫外吸收截止波长为275～295nm。

52、(2)本技术提供的一种无机化合物晶体的制备方法，采用水热晶化法，生长得到了无色透明四棱柱状的aga2(po4)(po3f)f2(h2o)(a包括rb+或cs+)晶体。所述制备方法过程简单，可得到高纯度、高结晶度的无机化合物aga2(po4)(po3f)f2(h2o)(a包括rb+或cs+)晶体材料。

53、(3)本技术提供的一种无机化合物晶体可用于包括倍频发生器、上频率转化器、下频率转化器或光参量振荡器等非线性光学器件的制备。