[发明专利]一种非线性光学晶体水合十三硼酸锌钾及其制备和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种非线性光学材料水合十三硼酸锌钾(化学式：K₇{(BO₃)Zn[B₁₂O₁₈(OH)₆]}·H₂O)的制备和应用。

背景技术

非线性光学(Nonlinear Optics，NLO)是现代光学的一个新领域，是研究在强光作用下物质的响应与场强呈现的非线性关系的科学。在众多的非线性光学效应中，倍频效应(SHG)是最引人注目也是研究得最多的非线性效应。具有非线性效应的光学材料在现代科学技术中，特别是若干民用和军事高科技领域中，例如光电通讯、光信息存储、集成电路、光开关、光限制器、彩色激光打印、激光致盲武器、海洋鱼群探测等，都有一系列重要应用。

长期以来，非线性光学的硼酸盐晶体一直是人们的研究热点。比如已实际应用的非线性光学硼酸盐晶体就包括LiB₃O₅(LBO)，β-BaB₂O₄(BBO)，BiB₃O₆(BIBO)等。研究表明硼酸盐化合物相比其它类型的化合物更易形成非中心对称的结构，而非心的结构是产生非线性光学效应的前提条件。但在所有硼酸盐物质中，仍有绝大部分硼酸盐为中心对称结构。如果在组成骨架的硼簇上嫁接非对称单元，则可将中心对称的硼酸盐骨架转换为非对称结构，从而产生非线性光学性质。基于此观点，我们在中心对称的[B₁₂O₁₈(OH)₆]^6-上嫁接扭曲的O₂ZnO₃四方锥，从而得到非心化合物K₇{(BO₃)Zn[B₁₂O₁₈(OH)₆]}·H₂O。测试表明，其具有良好的非线性光学性质。

发明内容

本发明的目的在于制备一种非线性光学晶体水合十三硼酸锌钾(化学式：K₇{(BO₃)Zn[B₁₂O₁₈(OH)₆]}·H₂O)，其技术方案如下：

我们选择ZnAc₂·2H₂O与K₂B₄O₇·4H₂O作原料，其摩尔比为1∶3，采用水和DMF作混合溶剂，在180℃下，利用Zn-O多面体、BO₃三角形与硼簇协同组装成非心结构，并以K⁺作抗衡离子来平衡阴离子电荷。值得注意的是，DMF在合成中不可缺少，如果缺少DMF则得不到目标化合物。

我们测得该化合物的单晶结构，其结构参数如下：

化学式为K₇{(BO₃)Zn[B₁₂O₁₈(OH)₆]}·H₂O，分子量为953.81，属正交晶系，空间群Pmn2₁，单胞参数为α＝12.3651(4)，b＝9.0961(3)，c＝13.0405(5)α＝β＝γ＝90°，V＝1466.72(9)Z＝2。