CN102400222B - 一种水热法生长大尺寸碘酸钒钠晶体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水热法生长大尺寸碘酸钒钠晶体的方法。采用水热法生长大尺寸碘酸钒钠晶体，该方法选用含Na化合物，含V化合物，含I化合物为原料，用自发成核和采用籽晶两种方式进行晶体生长。本发明提供了成功的原料配比和生长工艺，实现了有晶面的块状大晶体生长，晶体最大尺寸超过两厘米。
Description
技术领域
本发明涉及一种大尺寸单晶体的生长方法，具体地说是大尺寸碘酸钒钠晶体的水热生长方法。
背景技术
随着激光技术的广泛的应用，作为激光变频的核心器件，非线性光学晶体也获得深入的研究。已有的非线性光线晶体的应用日趋成熟，例如KDP、BBO、LBO、KBBF、KTP等，同时性能优越的新型非线性光学晶体也不断涌现出来。碘酸钒钠是我们2010年合成的非线性光学性能优异的新晶体。其分子式为NaVO2(IO3)2(H2O)，属单斜晶系，空间群为P21, 点群为C2。该晶体结构中包含有畸变的VO6八面体和具有孤独电子的IO3基团，而且IO3基团的排列使得所有I(V)的孤对电子均朝向b方向，故该晶体具有极强的倍频效应，约为20倍的KDP。因而，该晶体是一个极具应用前景的非线性光学材料。但要实现应用，必须获得大尺寸的单晶。而目前，尚没有关于该化合物大尺寸单晶体及其生长的报道。本发明首次致力于碘酸钒钠大尺寸单晶体的水热法生长，成功获得了光学均匀性好的大尺寸单晶体，为其实际应用铺平了道路。
发明内容
本发明涉及一种采用水热法生长碘酸钒钠NaVO2(IO3)2(H2O)晶体的方法。
本发明提供的水热法生长碘酸钒钠晶体的方法，是用含Na化合物，含V（正五价）化合物，含I（正五价）化合物为原料，采用水溶液做溶剂，在高温高压的条件下生长碘酸钒钠晶体。
所述含Na化合物可以是Na的相应氧化物或氢氧化物或钒酸盐或碳酸盐或碘酸盐或碘酸钒钠或它们任意比例组合的混合物、
所述含V（正五价）化合物可以是正五价V的相应氧化物或钒酸钠或碘酸钒钠或它们任意比例组合的混合物、
所述含I（正五价）化合物可以是正五价I的氧化物或碘酸或碘酸钠或碘酸钒钠或它们任意比例组合的混合物。
本发明，采用水热法，按照自发成核和采用籽晶的两种方式，均成功获得高质量大尺寸的碘酸钒钠晶体。
本发明的技术方案如下：
自发成核方式生长碘酸钒钠晶体：将含V、Na、I的化合物原料按照V、Na、I摩尔比为1:1～10:2～20的比例称量，加入水作为溶剂。然后密封，加热。加热温度范围为100-350℃。高温恒温数小时，然后缓慢降温至较低温度，自发成核生长晶体。降温速率范围为0.01-150℃/d。生长结束后，打开水热釜，即可取出晶体。
采用籽晶方式生长碘酸钒钠晶体：将含V、Na、I的化合物原料按照V、Na、I摩尔比为1:1～10:2～20的比例称量，加入水作为溶剂。然后将籽晶固定于籽晶架，将水热釜密封，放置于加热炉内加热。加热温度范围为100-350℃，溶料区和生长区保持一定温差，温差范围为0-150℃。高温恒温数天，然后缓慢降温至较低温度。降温速率范围为0.01-150℃/d。生长结束后，打开水热釜，即可取出晶体。
上述方法中所述水热釜可以采用聚四氟乙烯或石英或其它耐腐蚀材料作内衬或内胆。
与碘酸钒钠晶体的文献报道相比，本发明采用了不同的原料配比和生长工艺，而且获得了大尺寸高质量的晶体，晶体尺寸超过两厘米，远大于文献报道。晶体可按相位匹配角方向切割加工成倍频器件。为其实际应用和规模化生产奠定了基础。
附图说明
附图1为自发成核生长的碘酸钒钠晶体照片。
附图2为采用籽晶生长的碘酸钒钠晶体照片。
具体实施方式
实施例1：
称取NaOH (96 mg), V2O5 (109 mg), I2O5 (1402 mg)投入容积为30 mL的水热罐内，加入4 mL水，密封，放入加热炉内。将加热炉升温到160 ℃，恒温6 小时，然后缓慢降温，晶体自发成核生长，降温速率为2.5 ℃/天。降温至60 ℃，停止生长，开釜。获得尺寸为13×5×2 mm3的黄色透明晶体，如图1。
实施例2：
称取NaOH (36 mg), NaVO3·2H2O (142 mg), I2O5 (701 mg)投入容积为30 mL的水热罐内，加入4 mL水，密封，放入加热炉内。将加热炉升温到160 ℃，恒温6 小时，然后缓慢降温，晶体自发成核生长，降温速率为2.5 ℃/天。降温至60 ℃，停止生长，开釜。获得最大尺寸达到8 mm的黄色透明晶体。
实施例3：
称取NaOH (80 mg), NaVO2(IO3)2(H2O) (284 mg), I2O5 (1268 mg)投入容积为30mL的水热罐内，加入4 mL水，密封，放入加热炉内。将加热炉升温到160 ℃，恒温6 小时，然后缓慢降温，晶体自发成核生长，降温速率为2.5 ℃/天。降温至60 ℃，停止生长，开釜。获得最大尺寸达到5 mm的黄色透明晶体。
实施例4：
称取NaOH (1.92 g), V2O5 (2.18 g), I2O5 (28.04 g)投入容积为500 mL的水热罐内，加入80 mL水，固定好籽晶，密封，放入加热炉内。将加热炉溶料区升温到180 ℃，生长区升温到120 ℃，恒温48小时，然后缓慢降温，降温速率为2.5 ℃/天。降温至60 ℃，开釜。获得尺寸为24×15×6 mm3黄色透明晶体，如图2。
实施例5：
称取NaOH (1.44 g), NaVO2(IO3)2(H2O) (4.26 g), I2O5 (21.70 g)投入容积为100 mL的水热罐内，加入60 mL水，固定好籽晶，密封，放入加热炉内。将加热炉溶料区升温到180 ℃，生长区升温到120 ℃，恒温48小时，然后缓慢降温，降温速率为2.5 ℃/天。降温至60 ℃，开釜。获得最大尺寸达到16 mm黄色透明晶体。
Claims (4)
1.一种用水热法生长碘酸钒钠晶体的方法，其特征在于：用含Na化合物，含正五价V的化合物，含正五价I的化合物为原料，采用水溶液做溶剂，在高温高压的条件下生长碘酸钒钠晶体；所述碘酸钒钠晶体的化学式为NaVO2(IO3)2(H2O)；
所述原料由NaOH、V2O5和I2O5组成；或者
所述原料由NaOH、NaVO3·2H2O和I2O5组成；或者
所述原料由NaOH、NaVO2(IO3)2(H2O)和I2O5组成。
2.如权利要求1所述的生长碘酸钒钠晶体的方法，其特征在于：将所述含V、Na、I的化合物原料按照V、Na、I摩尔比为1:1～10:2～20的比例称量，和水密封，加热至高温，高温范围为100-350℃，然后缓慢降温，降温速率范围为0.01-150℃/天。
3.如权利要求1或2所述的生长碘酸钒钠晶体的方法，其特征在于：按照自发成核方式生长晶体。
4.如权利要求1或2所述的生长碘酸钒钠晶体的方法，其特征在于：按照采用籽晶方式生长晶体。
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