專利名稱：銻鋅酸鉀化合物、單晶體及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集非線性光學和發(fā)光性能一體的復合光學功能材料及其合成。
背景技術：
非線性光學晶體，具有倍頻效應(SHG)，在激光頻率轉換、電光調(diào)制、光折 變信息處理等高科技領域有著重要應用價值。非線性光學材料在現(xiàn)代科學技術 中，特別是若干軍事和民用高科技領域中，例如潛艇深水通訊、激光致盲武器、 海洋魚群探測、光盤記錄、彩色激光打印、激光投影電視、光計算和光纖通訊 等，都有一系列重要應用。目前實際應用的非線性光學晶體包括LiB30s(LB0)， 》一BaBA (BB0)， KH2P04 (KDP)， KTiOP04 (KTP)， Li跳(LN0)與BaTi03(BT0) 等。此外，發(fā)光材料制成用于光源的光發(fā)射二極管，在戶外大屏幕顯示，交通 信號，信息讀寫裝置，特別是光發(fā)射二極管產(chǎn)生的三基色光被廣泛用于白光照 明，光裝飾等重要的領域。目前實際應用或?qū)嶒炇已邪l(fā)的藍光光發(fā)射二極管材 料主要是GaN和ZnO。在探索非線性光學和發(fā)光材料中，我們從已知材料的結構 出發(fā)，發(fā)現(xiàn)Zn0的空間群P6(3)mc，具有非心結構，并且具有強的藍光發(fā)光性能。 因此，我們希望用其他原子部分取代Zn原子的位置或?qū)nO進行加成，使其發(fā) 生畸變并調(diào)控能帶結構，以便得到性能優(yōu)越的新型非線性光學和三基色發(fā)光材 料。有關這方面的研究尚無文獻報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于制備銻鋅酸鉀化合物。 本發(fā)明的目的之二在于制備銻鋅酸鉀單晶體。
本發(fā)明制備的銻鋅酸鉀化合物，其化學式為KZn4Sb07，分子量為534.33。銻鋅酸鉀化合物采用高溫法合成。具體而言，按K:Zn:Sb(摩爾比)=1: 4: 1稱量好K2C03， ZnO與Sb203，研碎，混合均勻，然后在高溫恒溫使其充分反應，
即可得到純相。前述高溫恒溫溫度為700'C。
本發(fā)明制備的銻鋅酸鉀單晶體，其化學式為KZn4Sb07，分子量為534. 33，屬 六方晶系，空間群P6(3)mc，單胞參數(shù)為a二6. 141(3)， b=6. 141 (3) ，c= 9. 948(6) A， a =90° ， 0=90° ， Y=120° ， V = 324,9(3) A3， Z = 2。
銻鋅酸鉀晶體的三維框架結構為鋅氧四面體和銻氧八面體通過氧原子共頂 點連接而成，鉀原子處于該四面體和八面體的空隙中。化合物中存在兩種晶體 學獨立的鋅原子，鋅與其周圍的四個氧形成四面體構型，其中Zn(l)04四面體之 間通過共頂點連接形成沿a方向和b方向的一維無限螺旋鏈，而Zn(2)04和Sb06 也通過共頂點連接形成沿a方向和b方向的一維無限螺旋鏈。
銻鋅酸鉀單晶體通過高溫法制備。具體而言，以鉀鹽，ZnC03與Sb203為原 料，混合均勻研磨，預燒后研磨，然后再高溫恒溫，接著緩慢降溫，最后讓其 自然冷卻到室溫，獲得無色透明的片狀晶體。
前述鉀鹽可選用K2C03或KC1或KN03。前述原料的加料比K:Zn:Sb (摩 爾比)=4: 2: 2。前述制備方法中所述高溫為80(TC，緩慢降溫速率可控制為以
每小時3t:的速率。
Kurtz粉末法測量表明，銻鋅酸鉀單晶體在1064nm激光照射下輸出很強的 532nm綠光，其粉末SHG系數(shù)大致相當于KDP的三倍。此類非線性光學材料在現(xiàn) 代科學技術中，特別是若干軍事和民用高科技領域中，例如潛艇深水通訊、激 光致盲武器、海洋魚群探測、光盤記錄、彩色激光打印、激光投影電視、光計 算和光纖通訊等，都有一系列重要應用。
該晶體粉末的紫外-可見吸收光譜表明，最大的吸收峰在337nra附近，吸收截止波長為450nm。從其熒光光譜(激發(fā)波長240nm)可知其在400nm-600nm有
一個明顯的很寬的發(fā)射谷峰，且在418nm、 488nm處有很尖銳的發(fā)射峰。這種銻
酸鹽的結構及發(fā)光行為在國內(nèi)外均未見報道，預期在制備白光發(fā)光材料及小型 高功率固體激光器及新的發(fā)光或閃爍材料方面有一系列重要應用。
圖l.銻鋅酸鉀的沿a軸方向的結構圖。 圖2.銻鋅酸鉀的純相粉末圖。 圖3.銻鋅酸鉀的紫外-可見吸收光譜圖。 圖4.銻鋅酸鉀的熒光發(fā)射光譜圖。
具體實施例方式
實施例l銻鋅酸鉀粉末制備
將按計量比稱量好的K2C03， ZnO與Sb203研碎，混合均勻，放入鉑塒堝中， 在馬弗爐中于70(TC反應數(shù)小時，即可得到純相，產(chǎn)率可達100%。 實施例2銻鋅酸鉀單晶體的制備
將按K:Zn:Sb-4: 2: 2比例稱好的K2C03， ZnC03與813203研磨，混合均勻， 放入Pt坩堝中，放入箱式爐中在30(TC預燒，研磨。最后在80(TC恒溫10h，然 后以每小時3'C的速率降溫到700°C，然后再以每小時6'C的速率降至50(TC， 最后讓其自然冷卻到室溫，在坩堝底部得到許多無色透明的片狀晶體。對該晶 今進行了單晶X-射線衍射晶體學分析知其為銻鋅酸鉀，結構如附圖l所示。其 晶體學參數(shù)其化學式為KZn4Sb07，分子量為534.33，屬六方晶系，空間群 P6(3)mc，單胞參數(shù)為a = 6. 141(3)， b=6. 141(3)， c= 9.948(6) A， a =90。， 6=90° ， y=120° ， V = 324.9(3) A3， Z = 2。
權利要求
1.銻鋅酸鉀化合物，其化學式為KZn4SbO7，分子量為534.33。
2. —種權利要求1所述的銻鋅酸鉀化合物的制備方法，其特征在于采用高溫 固相法合成，按K:Zn:Sb (摩爾比)=1: 4: 1稱量好K2C03， Zn0與Sb203， 研碎，混合均勻，然后高溫恒溫使其充分反應，即可得到純相；前述制備方 法中采用的高溫為700°C。
3. —種權利要求1所述的銻鋅酸鉀化合物的用途，其特征在于該化合物用于 制備藍光或白光發(fā)光材料或閃爍材料。
4. 一種銻鋅酸鉀單晶體，其特征在于該單晶體化學式為KZn4Sb07，分子量為 534.33，屬六方晶系，空間群P6(3)mc，單胞參數(shù)為a = 6. 141 (3)， b = 6.141(3)， c=9. 948(6)A， a =90。 ， P=90° ， y=120° ， V = 324. 9 (3) A3， Z = 2。
5. —種權利要求4的銻鋅酸鉀單晶體的制備方法，其特征在于采用高溫固相 合成方法生長，以鉀鹽，ZnC03與Sb203為原料，混合均勻研磨，預燒后研 磨，然后80(TC恒溫，接著緩慢降溫，最后讓其自然冷卻到室溫，獲得無色 透明的片狀晶體；前述鉀鹽選用K2C03或KC1或KN03，原料的加料比 K:Zn:Sb (摩爾比)=4: 2: 2。
6. —種權利要求4的銻鋅酸鉀單晶體的用途，其特征在于該非線性光學單晶體用于潛艇深水通訊、激光致盲武器、海洋魚群探測、光盤記錄、彩色激光 打印、激光投影電視、小型高功率固體激光器、光計算或光纖通訊。
全文摘要
本發(fā)明涉及非線性光學材料及新型光致發(fā)光材料領域。該晶體其化學式為KZn<sub>4</sub>SbO<sub>7</sub>，分子量為534.33，屬六方晶系，空間群P6(3)mc，單胞參數(shù)為a＝6.141(3)，b＝6.141(3)，c＝9.948(6)，α＝90°，β＝90°，γ＝120°，V＝324.9(3)<sup>3</sup>，Z＝2。采用高溫固相法制備。銻鋅酸鉀(KZn<sub>4</sub>SbO<sub>7</sub>)具有優(yōu)良的非線性光學性能，其粉末SHG系數(shù)相當于KDP的三倍，發(fā)光波長覆蓋紫光到紅光以及強的藍光發(fā)光范圍，有望成為白光發(fā)光材料。
文檔編號C01G30/02GK101676216SQ20081007177
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月16日 優(yōu)先權日2008年9月16日
發(fā)明者浩 張, 楊松林, 程文旦, 黃淑萍 申請人:中國科學院福建物質(zhì)結構研究所