CN101469449B - 一种用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法 - Google Patents

一种用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法 Download PDF

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Abstract

一种用液相共沉淀合成生长料制备KTP晶体的方法,步骤如下:1)在冰水浴下将TiCl4溶液加入由KH2PO4、K2CO3和去离子水组成的澄清溶液中,形成乳状共沉淀化合物;TiCl4∶KH2PO4∶K2CO3摩尔比为0.1~0.303∶0.86~1.36∶0.125~0.31;将乳状共沉淀化合物烘干磨成粉末,置入铂坩埚内烧结得烧结体;2)将步骤1)的烧结体在1000℃下熔化、恒温、冷却至饱和温度以上10~20℃得熔体;将籽晶下入熔体回熔后进行晶体生长得KTP晶体。该方法采用液相合成KTP晶体生长原料,再进行烧结,所得晶体光学均匀性良好,无散射颗粒等晶体缺陷。

Description

一种用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法
技术领域
本发明属于非线性光学晶体磷酸钛氧钾(KTP)的制备方法,特别涉及一种用液相共沉淀合成生长料制备非线性光学晶体KTP的方法
背景技术
磷酸钛氧钾(KTP)晶体是一种性能优秀的非线性光学晶体,它不仅具有很高的非线性光学系数、高的热导率、很高的激光损伤阈值、较小的失配度及走离角,而且化学机械性能稳定,不易潮解,晶体表面易于抛光。该晶体对1064nm-532nm倍频效率可达80%。可广泛应用于制作倍频、混频、电光调制、光学参量振荡和光学波导等元器件。
KTP晶体约在1170℃非同成分熔化且伴有部分分解,所以必须用水热法或者高温熔盐法生长大尺寸KTP晶体。水热法生长KTP晶体,设备相对复杂。人们通常使用熔盐法生长KTP晶体。一般采用固相合成生长原料,在生长出的晶体中易出现散射颗粒等晶体缺陷。
发明内容
本发明目的在于为提高KTP晶体质量,消除KTP晶体散射颗粒,提供一种用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法;该方法在原料合成上采用TiCl4溶液,钛酸四丁脂-乙醇溶液,硫酸氧钛或者偏钛酸作为晶体生长中Ti4+的来源,取代了原熔盐法生长中通常使用的TiO2原料;在高温烧结前,将原料充分混合均匀,使生长出晶体避免存在散射颗粒等晶体缺陷,可提高晶体质量。
本发明的技术方案如下:
本发明提供的用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法,其具体步骤如下:
(1)原料的液相合成
(1.1)将在冰水浴下,将经稀释的TiCl4溶液加入由KH2PO4、K2CO3和去离子水组成的澄清溶液中,形成乳状共沉淀化合物;
所述TiCl4∶KH2PO4∶K2CO3摩尔比为0.1~0.303∶0.86~1.36∶0.125~0.31;
(1.2)将乳状共沉淀化合物在120℃-180℃烘干、磨成粉末,并置入铂坩埚内,在马弗炉中升温至500℃-650℃恒温烧结6-8小时,得烧结体;
(2)KTP晶体的生长
将步骤(1.2)中得到的烧结体在1000℃-1050℃下熔化,恒温24-48小时后,冷却至饱和温度以上10-20℃,得到混合均匀的熔体;
将预热后的籽晶下入熔体中,待籽晶回熔部分后,将温度降至饱和点,按照正转-停止-反转的循环方式旋转籽晶杆,6-10小时后开始降温,降温速率由初期的0.2-0.4℃/day增加到后期的1-2℃/day;晶体生长结束后提出晶体,再以20℃-40℃/h的降温速率降至室温,取出制得的KTP晶体。
所述的TiCl4溶液由钛酸四丁脂-乙醇溶液、硫酸氧钛或偏钛酸替代;
所述的K2CO3由K4P2O7、K2HPO4、K2SO4、K2O、KOH、KCL或K2S替代。
本发明的用液相共沉淀合成生长料制备磷酸钛氧钾晶体的方法,其具有如下优点:该方法在原料合成上采用TiCl4溶液,钛酸四丁脂-乙醇溶液,硫酸氧钛或者偏钛酸作为晶体生长中Ti4+的来源,取代了原熔盐法生长中通常使用的TiO2原料;在高温烧结前,将原料充分混合均匀,生长出晶体消除了散射颗粒等晶体缺陷,提高了KTP晶体质量。
具体实施方式
实施例1
按摩尔比TiCl4∶KH2PO4∶K2CO3=0.1∶1.26∶0.27;将20ml,5mol/L TiCl4在冰水浴中稀释至含Ti4+离子浓度为0.1mol/L的500ml溶液A;
称取KH2PO4172.21g和K2CO337.42g,用去离子水将KH2PO4和K2CO3溶解配制成1800ml澄清溶液B;
在冰水浴中,将溶液A缓慢加入澄清溶液B,制得白色乳液,在磁力搅拌器持续搅拌下,陈化乳液12小时,再用加热磁力搅拌器,蒸干乳液至糊状;
放入烘箱内,140℃下烘干10小时后取出,在玛瑙研磨器中充分研磨混合均匀,装入φ60×70mm的铂金坩埚中,先在马弗炉中600℃下恒温烧结6小时,得烧结体。冷却后放入竖直式电阻丝单晶生长炉中,快速升温至1000℃恒温24小时,使上述料完全熔化后,使用铂金片制作的搅拌器在该温度下搅拌24-48小时,等熔体充分均匀后,提出搅拌器,以40℃/h的降温速率冷却到890℃。将预热后的籽晶下入熔体中,待籽晶开始融化后,再将温度降至饱和点880℃,按照正转-停止-反转的循环方式旋转,8小时后开始降温,降温速率由初期30天以0.2-0.4℃/day降温增加到后期30天1-2℃/day。生长结束后,把晶体提离液面上10mm处,以20℃/h的降温速率降至室温,得到19×43×21mm3KTP晶体,晶体透明,无色,无明显宏观缺陷。经测试,无散射颗粒等微观缺陷,光学均匀性良好。
实施例2
按摩尔比Ti(OC4H9)4∶KH2PO4∶K4P2O7=0.18∶0.93∶0.07分别量取62ml钛酸四丁酯Ti(OC4H9)4和28.6ml的乙醇混合,配制体积比为5∶2的钛酸四丁酯-乙醇溶液,在室温下磁力搅拌35分钟,此时溶液为均匀透明的溶液A。称取KH2PO4126.49g和K4P2O723.12g,用去离子水将KH2PO4和K4P2O7溶解制成1000ml澄清溶液B。将溶液A缓慢加入溶液B中,制得白色乳液,在磁力搅拌器持续搅拌下,陈化12小时后,用加热磁力搅拌器,蒸干乳液至糊状。放入烘箱内,160℃下烘干10小时后取出,在玛瑙研磨器中充分研磨混合均匀,装入φ50×60mm的铂金坩埚中,先在马弗炉中600℃下恒温烧结6小时,得烧结体。冷却后放入竖直式电阻丝单晶生长炉中,快速升温至1000℃恒温24小时,使上述料完全熔化后,使用铂金片制作的搅拌器在该温度下搅拌48小时,等熔体充分均匀后,提出搅拌器,以40℃/h的降温速率冷却到900℃。将预热后的籽晶下入熔体中,待籽晶开始融化后,将温度降至饱和点890℃,按照正转-停止-反转的循环方式旋转,8小时后开始降温,降温速率由初期30天内的0.2-0.4℃/天增加到后期30天1-2℃/day。生长结束后,把晶体提离液面上10mm处,以20℃/h的降温速率降至室温,得到12×38×17mm3KTP晶体,晶体透明,无色,无明显宏观缺陷。经测试,无散射颗粒等微观缺陷,光学均匀性良好。
实施例3
按摩尔比H2TiO3∶KH2PO4∶K2HPO4=0.1∶0.275:0.175。将H2TiO3制成含Ti4+离子浓度为0.1mol/L的500ml溶液A。称取KH2PO437.41g和K2HPO430.46g,用去离子水将KH2PO4和K2HPO4溶解配制成500ml澄清溶液B。在冰水浴中,将稀释液A缓慢加入澄清溶液B中,制得白色乳液,在磁力搅拌器持续搅拌下,陈化乳液12小时,用加热磁力搅拌器,蒸干乳液至糊状。放入烘箱内,150℃下烘干10小时后取出,在玛瑙研磨器中充分研磨混合均匀,装入φ50×50mm的铂金坩埚中,先在马弗炉中600℃下恒温烧结6小时,得烧结体。冷却后放入竖直式电阻丝单晶生长炉中,快速升温至1000℃恒温24小时,使上述料完全熔化后,使用铂金片制作的搅拌器在该温度下搅拌24小时,等熔体充分均匀后,提出搅拌器,以40℃/h的降温速率冷却到890℃。将预热后的籽晶下入熔体中,待籽晶开始融化后,将温度降至饱和点880℃,按照正转-停止-反转的循环方式旋转,8小时后开始降温,降温速率由初期30天内0.2-0.4℃/day增加到后期30天1-2℃/day。生长结束后,把晶体提离液面上10mm处,以20℃/小时的降温速率降至室温,得到10×23×12mm3KTP晶体,晶体透明,无色,无明显宏观缺陷。经测试,无散射颗粒等微观缺陷,光学均匀性良好。
实施例4
按摩尔比TiOSO4∶KH2PO4∶K2O=0.1∶0.275∶0.315。将TiOSO4制成含Ti4+离子浓度为0.1mol/L的500ml溶液A。称取KH2PO437.41g和K2O 29.67g,用去离子水将KH2PO4和K2O溶解配制成500ml澄清溶液B。在冰水浴中,将稀释液A缓慢加入澄清溶液B中,制得白色乳液,在磁力搅拌器持续搅拌下,陈化乳液12小时,用加热磁力搅拌器,蒸干乳液至糊状。放入烘箱内,160℃下烘干10小时后取出,在玛瑙研磨器中充分研磨混合均匀,装入φ60×50mm的铂金坩埚中,先在马弗炉中600℃下恒温烧结8小时,得烧结体。冷却后放入竖直式电阻丝单晶生长炉中,快速升温至1000℃恒温24小时,使上述料完全熔化后,使用铂金片制作的搅拌器在该温度下搅拌48小时,等熔体充分均匀后,提出搅拌器,以40℃/h的降温速率冷却到915℃。将预热后的籽晶下入熔体中,待籽晶开始融化后,将温度降至饱和点905℃,按照正转-停止-反转的循环方式旋转,8小时后开始降温,降温速率由初期30天内0.2-0.4℃/day增加到后期30天1-2℃/day。生长结束后,把晶体提离液面上10mm处,以20℃/小时的降温速率降至室温,得到的晶体透明,无色,无明显宏观缺陷。经测试,无散射颗粒等微观缺陷,光学均匀性良好。
实施例5
按摩尔比TiCl4∶KH2PO4∶KOH=0.1∶0.275∶0.42。将TiCl4溶液制成含Ti4+离子浓度为0.1mol/L的500ml溶液A。称取KH2PO437.41g和KOH 23.56g,用去离子水将KH2PO4和KOH溶解配制成500ml澄清溶液B。在冰水浴中,将稀释液A缓慢加入澄清溶液B中,制得白色乳液,在磁力搅拌器持续搅拌下,陈化乳液12小时,用加热磁力搅拌器,蒸干乳液至糊状。放入烘箱内,180℃下烘干10小时后取出,在玛瑙研磨器中充分研磨混合均匀,装入φ50×50mm的铂金坩埚中,先在马弗炉中600℃下恒温烧结8小时,得烧结体。冷却后放入竖直式电阻丝单晶生长炉中,快速升温至1000℃恒温24小时,使上述料完全熔化后,使用铂金片制作的搅拌器在该温度下搅拌24小时,等熔体充分均匀后,提出搅拌器,以40℃/h的降温速率冷却到905℃。将预热后的籽晶下入熔体中,待籽晶开始融化后,将温度降至饱和点895℃,按照正转-停止-反转的循环方式旋转,8小时后开始降温,降温速率由初期30天内0.2-0.4℃/day增加到后期30天1-2℃/day。生长结束后,把晶体提离液面上10mm处,以20℃/h的降温速率降至室温,得到的晶体透明,无色,无明显宏观缺陷。经测试,无散射颗粒等微观缺陷,光学均匀性良好。

Claims (3)

1.一种用液相共沉淀合成生长料制备KTP晶体的方法,具体步骤如下:
(1)原料的液相合成
(1.1)在冰水浴下,将经稀释的TiCl4溶液加入由KH2PO4、K2CO3和去离子水组成的澄清溶液中,形成乳状共沉淀化合物;
所述TiCl4∶KH2PO4∶K2CO3摩尔比为0.1~0.303∶0.86~1.36∶0.125~0.31;
(1.2)将乳状共沉淀化合物在120℃-180℃下烘干后取出,磨成粉末,并置入铂坩埚内,在马弗炉中升温至500℃-650℃,恒温下烧结6-8小时,得烧结体;
(2)KTP晶体的生长
将步骤(1.2)中得到的烧结体于1000℃-1050℃熔化,恒温24-48小时后,冷却至饱和温度以上10-20℃,得到混合均匀的熔体;
将预热后的籽晶下入熔体中,待籽晶回熔部分后,将温度降至饱和温度,按照正转-停止-反转的循环方式旋转籽晶杆,6-10小时后开始降温,降温速率由初期30天的0.2-0.4℃/day增加到后期30天的1-2℃/day;晶体生长结束后提出晶体,再以20-40℃/h的降温速率降至室温,取出制得的KTP晶体。
2.按权利要求1所述的用液相共沉淀合成生长料制备KTP晶体的方法,其特征在于,所述的TiCl4溶液由钛酸四丁脂-乙醇溶液、硫酸氧钛溶液或偏钛酸溶液替代。
3.按权利要求1所述的用液相共沉淀合成生长料制备KTP晶体的方法,其特征在于,所述的K2CO3由K4P2O7、K2HPO4、K2SO4、K2O、KOH、KCL或K2S替代。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103451731B (zh) * 2013-08-30 2015-09-09 山东华特知新材料有限公司 一种gtr-ktp晶体的制备方法
CN103590093B (zh) * 2013-10-09 2016-04-06 合肥师范学院 一种液相合成ktp晶体前驱体的方法
CN108448095B (zh) * 2018-03-23 2021-04-09 南开大学 一种钠离子电池电极材料KTiOPO4的合成及应用
CN114645328B (zh) * 2020-12-21 2023-06-09 中材人工晶体研究院有限公司 一种ppktp晶体的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100836A (zh) * 1985-04-01 1986-08-06 国家建筑材料工业局人工晶体研究所 Ktp单晶的熔盐生长方法
CN86100393A (zh) * 1986-01-22 1987-09-02 山东大学 助熔剂法生长钛氧磷酸钾晶体的工艺和装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100836A (zh) * 1985-04-01 1986-08-06 国家建筑材料工业局人工晶体研究所 Ktp单晶的熔盐生长方法
CN86100393A (zh) * 1986-01-22 1987-09-02 山东大学 助熔剂法生长钛氧磷酸钾晶体的工艺和装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chang-Long Zhang et al.Growth and optical properties of bulk KTP crystals by hydrothermal method.《Journal of Crystal Growth》.2007,第310卷第2010-2014页. *
JP特开2003-2793A 2003.01.08
Soumya Kanti Biswas et al.Synthesis of Nanocrystalline KTiOPO4 Powder by Chemical Method.《Journal of The American Ceramic Society》.2007,第90卷(第4期),第1071-1076页. *

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