本發(fā)明涉及一種具有光學(xué)倍頻效應(yīng)“開(kāi)關(guān)”功能的鎘硫氰酸配位聚合物及其制備方法，屬于無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，也屬于材料科學(xué)領(lǐng)域和光學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

非線性光學(xué)效應(yīng)起源于激光與特定介質(zhì)的相互作用。當(dāng)激光在具有非零二階極化率的介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生倍頻、和頻、差頻、參量振蕩和放大等非線性光學(xué)效應(yīng)。利用晶體的二階非線性光學(xué)效應(yīng)，可以制成二次諧波發(fā)生器、頻率轉(zhuǎn)換器、光學(xué)參量振蕩器等非線性光學(xué)器件。

二階非線性光學(xué)開(kāi)關(guān)材料指的是能實(shí)現(xiàn)二階非線性光學(xué)行為“開(kāi)關(guān)”功能的一類(lèi)材料，由于它們?cè)诂F(xiàn)代激光技術(shù)、光電通訊、光學(xué)信息處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值而受到關(guān)注。當(dāng)前，尋找能夠?qū)崿F(xiàn)可逆的、大的對(duì)比度的二階非線性光學(xué)開(kāi)關(guān)材料是材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿。由于非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的非線性極化才能產(chǎn)生二階非線性光學(xué)效應(yīng)，因此可在中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)與非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)之間可逆轉(zhuǎn)換的固態(tài)結(jié)構(gòu)相變是實(shí)現(xiàn)具有高開(kāi)關(guān)比的二階非線性光學(xué)開(kāi)關(guān)材料的一個(gè)重要策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鎘硫氰酸配位聚合物及其制備方法，該鎘硫氰酸配位聚合物可以作為一種二階非線性光學(xué)開(kāi)關(guān)材料。

本發(fā)明以質(zhì)子化的n,n-二甲基異丙胺作為有機(jī)陽(yáng)離子模板劑，通過(guò)無(wú)機(jī)鎘離子與硫氰酸根的配位作用合成得到了一個(gè)室溫下具有顯著倍頻效應(yīng)的鎘硫氰酸配位聚合物。該鎘硫氰酸配位聚合物材料在加熱到50℃左右倍頻效應(yīng)消失，因此可以作為一種二階非線性光學(xué)開(kāi)關(guān)材料。具體是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種鎘硫氰酸配位聚合物，其化學(xué)式為(c5h14n)[cd(scn)3]，結(jié)晶于正交晶系，空間群為cmc21，單胞參數(shù)為α＝β＝γ＝90°，z＝4。

所述的鎘硫氰酸配位聚合物的制備方法：將等摩爾比的硫酸鎘8/3水合物和n,n-二甲基異丙胺放入小燒杯中，加入適量蒸餾水?dāng)嚢柚寥芙猓辉谏鲜鋈芤褐屑尤?倍摩爾比的硫氰酸鉀固體后產(chǎn)生白色沉淀，在攪拌下慢慢滴加稀硫酸至溶液變澄清，然后于室溫下靜置；數(shù)小時(shí)后從溶液中析出無(wú)色棒狀晶體，即為鎘硫氰酸配位聚合物晶體。

該制備方法的具體反應(yīng)式為：6kscn+2cdso4·8/3h2o+2(i-prnme2)c5h14n+h2so4→2(i-prnhme2)[cd(scn)3]+3k2so4。

所述的稀硫酸的濃度約為1mmol/g。

通過(guò)x射線單晶衍射儀測(cè)試確定鎘硫氰酸配位聚合物的晶體結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，并經(jīng)x射線粉末衍射儀測(cè)試表明溶液中析出的晶體為純相化合物(如圖2所示)。

所述的鎘硫氰酸配位聚合物在加熱到50℃左右時(shí)，由于發(fā)生固態(tài)結(jié)構(gòu)相變而導(dǎo)致倍頻信號(hào)消失(如圖3所示)，因此可以作為固態(tài)二階非線性光學(xué)開(kāi)關(guān)材料。

本發(fā)明的有益效果：1、得到的鎘硫氰酸配位聚合物具有良好的二階非線性光學(xué)特性，其粉末倍頻效應(yīng)的強(qiáng)度為商業(yè)應(yīng)用廣泛的二階非線性光學(xué)材料磷酸二氫鉀(簡(jiǎn)稱kdp)的2倍左右；當(dāng)加熱到50℃左右時(shí)，由于發(fā)生固態(tài)結(jié)構(gòu)相變而導(dǎo)致倍頻信號(hào)消失，因此可以作為一種潛在的固態(tài)二階非線性光學(xué)開(kāi)關(guān)材料。

2、制備方法簡(jiǎn)單、原料來(lái)源充足、易操作、生產(chǎn)成本低廉，鎘硫氰酸配位聚合物的產(chǎn)率較高、重現(xiàn)性好、純度也很高，適合擴(kuò)大化生產(chǎn)的要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中鎘硫氰酸配位聚合物的分子結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明中鎘硫氰酸配位聚合物的原位變溫粉末x射線衍射圖。

圖3為本發(fā)明中鎘硫氰酸配位聚合物的二階非線性光學(xué)效應(yīng)隨溫度的變化情況圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中鎘硫氰酸配位聚合物(c5h14n)[cd(scn)3]的合成：

(c5h14n)[cd(scn)3]是采用常規(guī)溶液法得到的，具體反應(yīng)式為：6kscn+2cdso4·8/3h2o+2(i-prnme2)+h2so4→2(i-prnhme2)[cd(scn)3]+3k2so4。

具體操作步驟為：將等摩爾比的硫酸鎘8/3水合物和n,n-二甲基異丙胺放入小燒杯中，加入適量蒸餾水?dāng)嚢柚寥芙?。在上述溶液中加?倍摩爾比的硫氰酸鉀固體后產(chǎn)生白色沉淀，在攪拌下慢慢滴加濃度為1mmol/g的稀硫酸至溶液變澄清，然后于室溫下靜置。數(shù)小時(shí)后從溶液中析出無(wú)色棒狀晶體，即為鎘硫氰酸配位聚合物晶體，產(chǎn)率約為80％。經(jīng)x射線單晶衍射儀確定該配位聚合物的晶體結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，其晶體學(xué)數(shù)據(jù)如下表所示。

此外，經(jīng)x射線粉末衍射儀測(cè)試表明溶液中析出的晶體為純相化合物，且在溫度加熱到一定程度時(shí)發(fā)生了結(jié)構(gòu)相變(如圖2所示)。

鎘硫氰酸配位聚合物晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)為：正交晶系，空間群為cmc21，單胞參數(shù)為α＝β＝γ＝90°，z＝4。經(jīng)二階非線性光學(xué)測(cè)試表明，該配位聚合物有良好的二階非線性光學(xué)特性，其粉末倍頻效應(yīng)的強(qiáng)度為商業(yè)應(yīng)用廣泛的二階非線性光學(xué)材料磷酸二氫鉀(簡(jiǎn)稱kdp)的2倍左右。當(dāng)加熱到50℃左右時(shí)，由于發(fā)生固態(tài)結(jié)構(gòu)相變而導(dǎo)致倍頻信號(hào)消失，因此可以作為良好的二階非線性光學(xué)開(kāi)關(guān)材料。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種鎘硫氰酸配位聚合物及其制備方法，該鎘硫氰酸配位聚合物化學(xué)式為(C5H14N)[Cd(SCN)3]，正交晶系，空間群為Cmc21，單胞參數(shù)為α＝90°,β＝115.55°，γ＝90°，Z＝4；該鎘硫氰酸配位聚合物以硫酸鎘8/3水合物和N,N?二甲基異丙胺、硫氰酸鉀和稀硫酸為原料制備。該鎘硫氰酸配位聚合物具有良好的二階非線性光學(xué)特性，室溫下其粉末倍頻效應(yīng)的強(qiáng)度為商業(yè)應(yīng)用廣泛的二階非線性光學(xué)材料磷酸二氫鉀(簡(jiǎn)稱KDP)的2倍左右；當(dāng)溫度升高到50℃左右時(shí)，會(huì)發(fā)生固態(tài)結(jié)構(gòu)相變而導(dǎo)致倍頻信號(hào)消失，可以作為一種固態(tài)非線性光學(xué)開(kāi)關(guān)材料。制備方法簡(jiǎn)單、原料來(lái)源充足、易操作、生產(chǎn)成本低廉、產(chǎn)率較高、重現(xiàn)性好、純度也很高，適合擴(kuò)大化生產(chǎn)的要求。

技術(shù)研發(fā)人員：杜恣毅;張世勇;謝永榮;盧瑩冰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：贛南師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.15
技術(shù)公布日：2017.07.18