專(zhuān)利名稱(chēng)：一種200皮秒脈沖激光條件下Keggin型多金屬氧酸鹽基自散焦非線(xiàn)性光學(xué)材料及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種200皮秒脈沖激光條件下多金屬氧酸鹽基自散焦三階非線(xiàn)性光學(xué)材料及其合成方法。
背景技術(shù)：
三階非線(xiàn)性光學(xué)材料是實(shí)現(xiàn)全光開(kāi)關(guān)、激光防護(hù)、光計(jì)算以及相位復(fù)共軛的基礎(chǔ)。無(wú)機(jī)晶體是最早被研究的非線(xiàn)性光學(xué)材料，且已被應(yīng)用于器件的研制中 ，但無(wú)機(jī)非線(xiàn)性光學(xué)材料響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，制備工藝較困難，可選擇種類(lèi)單一，易潮解等缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。聚合物類(lèi)，染料類(lèi)和有機(jī)化合物類(lèi)等有機(jī)化合物材料透光波長(zhǎng)范圍寬，響應(yīng)時(shí)間短，光學(xué)損傷閾值高，合成簡(jiǎn)單易于加工等優(yōu)點(diǎn)而受到科學(xué)研究者們的關(guān)注，但是卻具有物理-化學(xué)穩(wěn)定性差、非線(xiàn)性系數(shù)小等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種不易潮解、合成方法簡(jiǎn)單、熱穩(wěn)定性高的一種200皮秒脈沖激光條件下Keggin型多金屬氧酸鹽基自散焦三階非線(xiàn)性光學(xué)材料及其合成方法。本發(fā)明所提供的所述的分子式為(C4H9NO)6H4SiW12O4tl 2CH3CN H2O0本發(fā)明材料的合成方法包括以下步驟將H4Siff12O40 XH2O溶于水中，攪拌下滴入三倍于H4SiW12O4tl XH2O物質(zhì)的量的N，N- 二甲基乙酰胺，將經(jīng)過(guò)上述步驟得到的白色沉淀抽濾，沉淀用乙腈溶解，幾天后析出無(wú)色塊狀三階非線(xiàn)性光學(xué)材料晶體。所述H4SiW12O4tl XH2O的合成方法如下將50g NaffO4 2H20和IOOml的去離子水加入到250ml的三頸燒瓶中，快速攪拌下加熱溶解；緩慢的將4gNa2Si03 9H20加入到三頸燒瓶中，水浴加熱到95°C，恒溫，以恒定的速度連續(xù)滴加25ml濃HCL，滴加過(guò)程持續(xù)35min，繼續(xù)加熱30min ;過(guò)濾除去不溶物，濾液冷卻后與等體積的乙醚混合，混合液轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，往分液漏斗中加入的H2S04(體積比I : I. 5)水溶液5 IOml直至完全分層，充分振蕩，靜止幾分鐘后，分出下層液體到蒸發(fā)皿中，反復(fù)用乙醚萃取幾次；向分出的乙醚萃取油狀液體中加入I 2ml水后，在通風(fēng)櫥中室溫靜止12h，得到白色晶體，在70°C下干燥2h。與現(xiàn)有三階非線(xiàn)性材料相比較，本發(fā)明所提供的一種納秒脈沖激光條件下多金屬氧酸鹽自散焦三階非線(xiàn)性光學(xué)材料具有較大的非線(xiàn)性折射率且沒(méi)有非線(xiàn)性吸收，在常溫下非常穩(wěn)定，合成方法簡(jiǎn)單，原料易得，產(chǎn)率高。


圖I濃度為7. 74X 10_4M的Keggin型多金屬氧酸鹽基自散焦三階非線(xiàn)性光學(xué)材料的DMF溶液Z-掃描閉孔曲線(xiàn)。其中實(shí)線(xiàn)為擬合后的理論曲線(xiàn)，黑色圓點(diǎn)為實(shí)際測(cè)量值。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的N，N-二甲基甲酰胺和乙腈均為市售商品。H4SiW12O4tl XH2O 為按文獻(xiàn)方法合成物質(zhì)(J. Water Resource and Protection,2010，2，979-983)，具體步驟為將50g NaffO4 *2H20和IOOml的去離子水加入到250ml的三頸燒瓶中，快速攪拌下加熱溶解。緩慢的將4g Na2SiO3 9H20加入到三頸燒瓶中，水浴加熱到95°C，恒溫，以恒定的速度連續(xù)滴加25ml濃HCL，滴加過(guò)程持續(xù)35min，繼續(xù)加熱30min。過(guò)濾除去不溶物，濾液冷卻后與等體積的乙醚混合，混合液轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，往分液漏斗中加入的H2SO4 (體積比I : 1.5)水溶液5 IOml直至完全分層，充分振蕩，靜止幾分鐘后，分出下層液體到蒸發(fā)皿中，反復(fù)用乙醚萃取幾次。向分出的乙醚萃取油狀液體中加入I 2ml水后，在通風(fēng)櫥中室溫靜止12h，得到白色晶體，在70°C下干燥2h。
實(shí)施例I)將 3. Og H4Siff12O40 XH2O (約 I. OX I(T3Iiiol)溶于 IOml 水中。2)將2. Oml N，N-而二甲基乙酰胺(DMA)(約3. OX l(T3mol)攪拌的情況下滴入I)中。3)將步驟2)中得到白色沉淀抽濾，將沉淀用少量的乙腈溶解，幾天后析出I. 5g無(wú)色塊狀晶體。經(jīng)紅外光譜、電子光譜及元素分析測(cè)定其分子式為(CANO)6H4SiW12O4tl CCH3CN -H2O
o將上述實(shí)施例中制備的(C4H9NO)6H4Siff12O40 2CH3CN H2O配制成濃度為7. 74X 10_4M的(C4H9NO)6H4SiW12O4tl 2CH3CN H2O的DMF溶液后，測(cè)定其三階非線(xiàn)性光學(xué)性能。三階線(xiàn)性折射率1 (Hi2iT1),線(xiàn)性吸收系數(shù)a JcnT1)，非線(xiàn)性系數(shù)x (3) (esu)是材料的主要性能指標(biāo)。采用Z-掃描方法在大功率主鎖模Nd: YAG激光器上測(cè)試。測(cè)得樣品呈現(xiàn)自散焦性質(zhì)，其數(shù)據(jù)如表I。測(cè)試條件樣品池厚度L=L 5mm,入射波長(zhǎng)\ = 532nm，焦點(diǎn)處光功率密度I。=6. 2X 1013W/m2，脈沖寬度 T = 200ps，重復(fù)頻率為 1HZ，光速 c = 3X108m/s。
nG (In2W1) %(3> (esu) aJcnT1)
I. 426 3. 81實(shí)例0. 110
XlO'12表I本發(fā)明所制備的(C4H9NO)6H4Siff12O40 2CH3CN H2O的性能參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種Keggin型多金屬氧酸鹽基三階非線(xiàn)性光學(xué)材料，其特征在于，所述的分子式為(C4H9NO)6H4SiW12O40 2CH3CN H20。
2.如權(quán)利要求I所述的一種三階非線(xiàn)性光學(xué)材料的合成方法，其特征在于，包括以下步驟將H4Siff12O40 XH2O溶于水中，攪拌下滴入三倍于H4SiW12O4tl XH2O物質(zhì)的量的N，N- 二甲基乙酰胺，將經(jīng)過(guò)上述步驟得到的白色沉淀抽濾，沉淀用乙腈溶解，幾天后析出無(wú)色塊狀三階非線(xiàn)性光學(xué)材料晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述H4SiW12O4tl XH2O的合成方法如下將50g NaffO4 *2H20和IOOml的去離子水加入到250ml的三頸燒瓶中，快速攪拌下加熱溶解；緩慢的將4g Na2SiO3 *9H20加入到三頸燒瓶中，水浴加熱到95°C，恒溫，以恒定的速度連續(xù)滴加25ml濃HCL，滴加過(guò)程持續(xù)35min，繼續(xù)加熱30min ;過(guò)濾除去不溶物，濾液冷卻后與等體積的乙醚混合，混合液轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，往分液漏斗中加入的&504(體積比I : 1.5)水溶液5 IOml直至完全分層，充分振蕩，靜止幾分鐘后，分出下層液體到蒸發(fā)皿中，反復(fù)用乙醚萃取幾次；向分出的乙醚萃取油狀液體中加入I 2ml水后，在通風(fēng)櫥中室溫靜止12h，得到白色晶體，在70°C下干燥2h。
全文摘要
一種200皮秒脈沖激光條件下Keggin型多金屬氧酸鹽基自散焦三階非線(xiàn)性光學(xué)材料及其合成方法屬于功能材料領(lǐng)域?，F(xiàn)有的有機(jī)和無(wú)機(jī)非線(xiàn)性光學(xué)材料分別存在制備復(fù)雜，熱穩(wěn)定性差，易潮解等問(wèn)題。本發(fā)明所提供的一種在200皮秒脈沖激光條件下形成的Keggin型多金屬氧酸鹽基自散焦三階非線(xiàn)性光學(xué)材料的分子式為(C4H9NO)6H4SiW12O40·2CH3CN·H2O。本發(fā)明通過(guò)將一定物質(zhì)的量的H4SiW12O40·XH2O溶于水中，攪拌下滴入三倍于H4SiW12O40·xH2O物質(zhì)的量的N，N-二甲基乙酰胺。抽濾，沉淀用少量的乙腈溶解，幾天后得到無(wú)色塊狀三階非線(xiàn)性光學(xué)材料晶體。本發(fā)明的三階非線(xiàn)性光學(xué)材料制備簡(jiǎn)單，不易潮解、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性高、具有較大非線(xiàn)性折射率和自散焦性質(zhì)，沒(méi)有非線(xiàn)性吸收。
文檔編號(hào)C30B7/00GK102747421SQ201110095849
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者史宗海, 葉寧, 周云山, 張立娟, 莫志健 申請(qǐng)人:儀征市森泰化工有限公司