一种水合异氰尿酸锶化合物、水合异氰尿酸锶非线性光学晶体及制备方法和用途

技术领域

本发明属于化合物领域，涉及一种水合异氰尿酸锶化合物、水合异氰尿酸锶非线性光学晶体及制备方法和用途。

背景技术

随着激光技术的发展，不同波长的激光在国防、医疗、通信、光刻及激光加工等国计民生不同领域都有重大需求。非线性光学晶体是对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体，可用来对激光波长进行变频，改变激光束输出波长，从而扩展激光器的可调谐范围，在激光技术领域具有重要应用价值。目前常用的非线性光学晶体材料主要有ZnGeP

从晶体学的角度来讲，优秀的非线性光学晶体材料应当具备以下特征，空间群是非中心对称的，具有适中的折射率，大的极化率和宽的透过范围，能够实现相位匹配。然而满足添加的优秀的非线性光学晶体条件的可应用的晶体还是少之又少，所以探索新的可应用的非线性光学晶体的任务迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水合异氰尿酸锶化合物及其晶体，所述晶体表现出比较大的倍频效应，其粉末倍频效应大概为10倍的KH

本发明目的通过如下技术方案实现。

一种水合异氰尿酸锶化合物，其特征在于，化学式是Sr(HC

在一个实施方式中，所述的水合异氰尿酸锶化合物是晶体。

在一个实施方式中，所述水合异氰尿酸锶晶体属于正交晶系，空间群是Pnc2。

在一个实施方式中，所述水合异氰尿酸锶晶体的单胞参数是：

根据本发明，所述水合异氰尿酸锶化合物的晶体结构如图1所示。其中，图1的晶体结构是沿着a轴方向的投影示意图，可以看出，所有的[HC

根据本发明，所述水合异氰尿酸锶化合物具有如图2所示的XRD谱图。

根据本发明，所述水合异氰尿酸锶化合物在1064nm激光照射下的粉末倍频效应为8-13倍的KDP，例如9-12倍的KDP，示例性地，为10倍的KDP。

根据本发明，所述水合异氰尿酸锶化合物在200-1500nm光谱(即紫外、可见及近红外波段)范围内具有高透过率，例如透过率≥70％，再如透过率≥75％，示例性地，透过率为80％。

根据本发明的化合物，所述水合异氰尿酸锶化合物为无色透明晶体。

本发明还提供所述水合异氰尿酸锶化合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：采用水溶液方法制备，将含有锶元素的化合物、氰尿酸和水的混合液加热，然后冷却结晶，得到所述水合异氰尿酸锶。

根据本发明的制备方法，所述含锶元素化合物、氰尿酸与水的摩尔体积比为：Sr:H

根据本发明的制备方法，所述含锶元素化合物中的锶元素来自硝酸锶、碳酸锶、氯化锶和氢氧化锶中的至少一种，例如来自硝酸锶、碳酸锶、氯化锶或氢氧化锶。

根据本发明的制备方法，所述水的体积可以为5-100mL，优选为10-80mL，例如10-50mL，作为示例，水的体积可以为5mL、10mL、15mL、20mL、25mL、30mL、40mL、50mL。优选地，将所述含锶元素的化合物、氰尿酸和水混合于100mL的烧杯中。

根据本发明的制备方法，所述加热为将所述混合液加热至其沸点。例如，所述加热的温度为60-100℃，例如温度为70-100℃、80-100℃。优选的，将混合液加热至沸点后继续加热一段时间，将溶液浓缩，例如，浓缩至混合液的体积变为初始体积的1/3-2/3，例如2/5-3/5，优选为1/2。

根据本发明的制备方法，所述加热过程伴随溶液的搅拌，搅拌方式例如可以选用磁力搅拌方式。

根据本发明的制备方法，所述冷却结晶采用自然冷却，使晶体缓慢析出。

根据本发明的制备方法，该方法还可以包括对得到的水合异氰尿酸锶进行后处理，例如洗涤、干燥等过程。

本发明进一步提供所述水合异氰尿酸锶化合物作为非线性光学晶体材料的用途。非线性光学晶体材料Sr(HC

本发明还进一步提供一种包含所述水合异氰尿酸锶化合物的非线性光学器件；优选地，所述非线性光学器件可以为激光倍频转化器。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的水合异氰尿酸锶化合物，粉末倍频测试结果显示其倍频效应是10倍的KDP，能够实现相位匹配。该晶体可用于制备非线性光学器件，用于光电子科学及相关工业领域。

(2)本发明所提供的水合异氰尿酸锶晶体，在200～1500nm光谱范围具有很高的透过率。

(3)本发明还提供了水合异氰尿酸锶晶体的制备方法，采用水溶液，生长得到了无色透明的Sr(HC

附图说明

图1是Sr(HC

图2是Sr(HC

图3是Sr(HC

图4是Sr(HC

图5是实施例15所述激光倍频转化器的工作原理图，其中1是激光器，2是Sr(HC

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

实施例1

水溶液法制备Sr(HC

1)将1mmol氢氧化锶与1mmol氰尿酸溶解于30mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至15mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

本实施例得到的Sr(HC

实施例2

水溶液法制备Sr(HC

1)将1mmol氢氧化锶与1mmol氰尿酸溶解于40mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至20mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例3

水溶液法制备Sr(HC

1)将1mmol氢氧化锶与1mmol氰尿酸溶解于50mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至25mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例4

水溶液法制备Sr(HC

1)将1.5mmol氢氧化锶与1.5mmol氰尿酸溶解于30mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至15mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例5

水溶液法制备Sr(HC

1)将1.5mmol氢氧化锶与1.5mmol氰尿酸溶解于40mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至20mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例6

水溶液法制备Sr(HC

1)将1.5mmol氢氧化锶与1.5mmol氰尿酸溶解于50mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至25mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例7

水溶液法制备Sr(HC

1)将2mmol氢氧化锶与2mmol氰尿酸溶解于30mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至15mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例8

水溶液法制备Sr(HC

1)将2mmol氢氧化锶与2mmol氰尿酸溶解于40mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至20mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例9

水溶液法制备Sr(HC

1)将2mmol氢氧化锶与2mmol氰尿酸溶解于50mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至25mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例10

水溶液法制备Sr(HC

1)将0.5mmol碳酸锶与1mmol氰尿酸溶解于30mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至15mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例11

水溶液法制备Sr(HC

1)将0.5mmol碳酸锶与1mmol氰尿酸溶解于40mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至20mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例12

水溶液法制备Sr(HC

1)将0.5mmol碳酸锶与1mmol氰尿酸溶解于50mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至25mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例13

水溶液法制备Sr(HC

1)将1mmol碳酸锶与2mmol氰尿酸溶解于50mL水中；

2)将步骤1)得到的溶液放置在磁力搅拌器上进行加热，将溶液浓缩至25mL时停止加热，关闭磁力搅拌并让溶液在磁力搅拌器上自然冷却结晶，得到Sr(HC

3)将步骤2)得到的晶体用冷水和乙醇依次洗涤后随后室温下自然干燥，将得到的晶体进行XRD的测试，本实施例制备方法所得产品的X射线衍射图谱如图2所示。

实施例14

将实施例1-13中制备得到的Sr(HC

测试结果如图3所示。测试结果显示：该化合物在此范围内具有高的透过率，透过率高达80％，吸收截止边在220nm左右。

实施例15

将实施例1-13中制备得到的Sr(HC

测试结果如图4所示。测试结果显示，随着粉末样品粒径的增大，倍频信号的强度也随之增大，且在最大粒径处趋于饱和，说明该晶体可以实现相位匹配，Sr(HC

且Sr(HC

实施例16

如图5所示的激光倍频转化器，其包括激光器1(用调Q Nd:YAG激光器作为基频光源)、实施例1-13任意一个实施例制备的Sr(HC

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。