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一种具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法及晶体材料   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-06-29
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-12-07
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-08-04
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-06-29
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201810692733.4 申请日 2018-06-29
公开/公告号 CN108796614B 公开/公告日 2020-08-04
授权日 2020-08-04 预估到期日 2038-06-29
申请年 2018年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 C30B29/54C30B7/00G02F1/355 主分类号 C30B29/54
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 3
权利要求数量 4 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 江南大学 当前专利权人 江南大学
发明人 张金方、冯姣阳、吴俊洁 第一发明人 张金方
地址 江苏省无锡市滨湖区蠡湖大道1800号 邮编 214122
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省无锡市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
南京禹为知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
王晓东
摘要
本发明公开了一种具有光限制能力的W/S/Cu簇‑金属框架晶体材料的制备方法及晶体材料。具有光限制能力的W/S/Cu簇‑金属框架晶体材料的制备方法。将四硫代钨酸铵和氰化亚铜加入到吡啶溶剂中搅拌制得橙色溶液;并在该溶液上层加入缓冲层,然后在缓冲层上方加入四水合硝酸钙的异丙醇溶液;密封后经扩散结晶、过滤、洗涤、干燥即得到晶体材料。本发明获得一种具有强光限制能力的W/S/Cu簇‑金属框架晶体材料{[Ca(Py)(i‑PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n。本发明合成简便、条件温和、易于控制,合成的原料价廉易得,得到的产物产率高、纯度极高,材料的化学、光学稳定性好,材料的光限制能力强。
  • 摘要附图
    一种具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法及晶体材料
  • 说明书附图:图1
    一种具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法及晶体材料
  • 说明书附图:图2
    一种具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法及晶体材料
  • 说明书附图:图3
    一种具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法及晶体材料
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-08-04 授权
2 2018-12-07 实质审查的生效 IPC(主分类): C30B 29/54 专利申请号: 201810692733.4 申请日: 2018.06.29
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,其特征在于:包括,
将四硫代钨酸铵和氰化亚铜加入到吡啶溶剂中搅拌形成橙色溶液;
将四水合硝酸钙加入到异丙醇溶剂中搅拌制得无色溶液;
将所述橙色溶液置于反应试管中并在其上层加入适量的吡啶作为缓冲层,然后将所述无色溶液缓慢加到缓冲层的上方,密封,经扩散结晶、过滤、洗涤、干燥即得到所述晶体材料;其中,
所述四硫代钨酸铵、氰化亚铜、硝酸钙的摩尔比为1:3~4:1~2;
所述将橙色溶液置于反应试管中并在其上层加入适量的吡啶作为缓冲层,其中,吡啶缓冲层与橙色溶液的体积比范围为1:6~10;
所述晶体材料,其化学式为{[Ca(Py) (i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n。

2.如权利要求1所述的具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,其特征在于:所述将四硫代钨酸铵和氰化亚铜加入到吡啶溶剂中,其中,是指加入每0.2毫摩尔四硫代钨酸铵所需吡啶溶剂的体积为3~5毫升。

3.如权利要求1所述的具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,其特征在于:所述将四水合硝酸钙加入到异丙醇溶剂中,其中,是指加入每0.2毫摩尔四水合硝酸钙所需异丙醇溶剂的体积为6~10毫升。

4.权利要求1~3中任一所述的制备方法制得的具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料,其特征在于:所述晶体材料,其化学式为{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n,为二维波浪形结构,其中,中心簇单元为四核T形[WS4Cu3]+簇,通过氰基连接三个Ca原子,并且其中两个铜分别与一个吡啶分子配位,Ca原子为六配位,通过氰基连接三个簇芯,其余配位点被一个吡啶和两个异丙醇占据。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于非线性光学材料技术领域,具体涉及一种具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法及晶体材料。

背景技术

[0002] 研究人员通过使用激光激发材料发现了光电效应、倍频效应、双光子吸收等非线性光学现象,利用这些效应研制出的非线性光学器件已被广泛应用于光信息处理、光存储、光计算及激光仪器、激光医疗、测距与定向能武器等许多方面。非线性光学材料的发展一直以高的非线性光学系数、强的非线性响应、好的环境稳定性和高品质的材料性能为目标,并在无机非线性光学材料、有机小分子非线性光学材料等领域展开了广泛而深入的研究。
[0003] 随着对W/S/Cu杂硫代金属簇基框架晶体材料结构和性能探究的不断深入,发现此类晶体材料可表现出优异的三阶非线性光限制能力,其来源主要是簇构造单元中金属原子和有机配体形成的离域体系。所以影响W/S/Cu杂硫代金属簇基框架晶体材料非线性光学性能的因素有簇构造单元的构型、有机配体的结构以及簇金属骨架的连接方式等。

发明内容

[0004] 本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
[0005] 鉴于上述的技术缺陷,提出了本发明。
[0006] 因此,作为本发明其中一个方面,本发明克服现有技术中存在的不足,提供一种具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,其包括,
[0008] 将四硫代钨酸铵和氰化亚铜加入到吡啶溶剂中搅拌形成橙色溶液;
[0009] 将四水合硝酸钙加入到异丙醇溶剂中搅拌制得无色溶液;
[0010] 将所述橙色溶液置于反应试管中并在其上层加入适量的吡啶作为缓冲层,然后将所述无色溶液缓慢加到缓冲层的上方,密封,经扩散结晶、过滤、洗涤、干燥即得到所述晶体材料。
[0011] 作为本发明所述的具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法的一种优选方案:所述四硫代钨酸铵、氰化亚铜、硝酸钙的摩尔比为1:3~4:1~2。
[0012] 作为本发明所述的具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法的一种优选方案:所述将四硫代钨酸铵和氰化亚铜加入到吡啶溶剂中,其中,每0.2毫摩尔四硫代钨酸铵所需吡啶溶剂的体积为3~5毫升。
[0013] 作为本发明所述的具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法的一种优选方案:所述将四水合硝酸钙加入到异丙醇溶剂中,其中,每0.2毫摩尔四水合硝酸钙所需异丙醇溶剂的体积为6~10毫升。
[0014] 作为本发明所述的具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法的一种优选方案:所述将橙色溶液置于反应试管中并在其上层加入适量的吡啶作为缓冲层,其中,吡啶缓冲层与橙色溶液的体积比范围为1:6~10。
[0015] 作为本发明所述的具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法的一种优选方案:所述晶体材料,其化学式为{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n。
[0016] 作为本发明的另一个方面,本发明克服现有技术中存在的不足,提供具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料。
[0017] 为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料,其中:所述晶体材料,其化学式为{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n,为二维波浪形结构,其中,中心簇单元为四核T形[WS4Cu3]+簇,通过氰基连接三个Ca原子,并且其中两个铜分别与一个吡啶分子配位,Ca原子为六配位,通过氰基连接三个簇芯,其余配位点被一个吡啶和两个异丙醇占据。
[0018] 本发明的有益效果:本发明合成简便、条件温和、易于控制,合成的原料价廉易得,得到的产物产率高、纯度极高,材料的化学、光学稳定性好,材料的光限制能力强。

实施方案

[0023] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0024] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0025] 其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0026] 实施例1:
[0027] 本发明具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,包括以下步骤:
[0028] 第一步,将0.2毫摩尔四硫代钨酸铵和0.6毫摩尔氰化亚铜加入3毫升吡啶溶剂中,搅拌制得橙色澄清溶液;
[0029] 第二步,将0.2毫摩尔四水合硝酸钙加入到6毫升异丙醇溶剂中,搅拌至溶解制得无色溶液。
[0030] 第三步,将第一步中的橙色溶液置于反应试管的下层并加入0.3毫升吡啶作缓冲层,然后将第二步中制得的无色溶液缓慢加入到缓冲层的上方,密封经结晶,过滤、洗涤、干燥即得到所述晶体材料。
[0031] 三阶非线性光学性能的测试:把制备的晶体材料研磨成粉末状,取1mg粉末样品于10毫升乙腈中,超声使其溶解。将得到的溶液在脉宽4ns,波长532nm的激光光束下进行光限制性能测试。
[0032] 实施例2:
[0033] 本发明具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,包括以下步骤:
[0034] 第一步,将0.2毫摩尔四硫代钨酸铵和0.8毫摩尔氰化亚铜加入3毫升吡啶溶剂中,搅拌制得橙色澄清溶液;
[0035] 第二步,将0.2毫摩尔四水合硝酸钙加入到6毫升异丙醇溶剂中,搅拌至溶解制得无色溶液。
[0036] 第三步,将第一步中的橙色溶液置于反应试管的下层并加入0.3毫升吡啶作缓冲层,然后将第二步中制得的无色溶液缓慢加入到缓冲层的上方,密封经结晶,过滤、洗涤、干燥即得到所述晶体材料。
[0037] 三阶非线性光学性能的测试:把制备的晶体材料研磨成粉末状,取1mg粉末样品于10毫升乙腈中,超声使其溶解。将得到的溶液在脉宽4ns,波长532nm的激光光束下进行光限制性能测试。
[0038] 实施例3:
[0039] 本发明具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,包括以下步骤:
[0040] 第一步,将0.2毫摩尔四硫代钨酸铵和0.6毫摩尔氰化亚铜加入4毫升吡啶溶剂中,搅拌制得橙色澄清溶液;
[0041] 第二步,将0.2毫摩尔四水合硝酸钙加入到6毫升异丙醇溶剂中,搅拌至溶解制得无色溶液。
[0042] 第三步,将第一步中的橙色溶液置于反应试管的下层并加入0.5毫升吡啶作缓冲层,然后将第二步中制得的无色溶液缓慢加入到缓冲层的上方,密封经结晶,过滤、洗涤、干燥即得到所述晶体材料。
[0043] 三阶非线性光学性能的测试:把制备的晶体材料研磨成粉末状,取1mg粉末样品于10毫升乙腈中,超声使其溶解。将得到的溶液在脉宽4ns,波长532nm的激光光束下进行光限制性能测试。
[0044] 实施例4:
[0045] 本发明具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,包括以下步骤:
[0046] 第一步,将0.2毫摩尔四硫代钨酸铵和0.6毫摩尔氰化亚铜加入3毫升吡啶溶剂中,搅拌制得橙色澄清溶液;
[0047] 第二步,将0.3毫摩尔四水合硝酸钙加入到10毫升异丙醇溶剂中,搅拌至溶解制得无色溶液。
[0048] 第三步,将第一步中的橙色溶液置于反应试管的下层并加入0.3毫升吡啶作缓冲层,然后将第二步中制得的无色溶液缓慢加入到缓冲层的上方,密封经结晶,过滤、洗涤、干燥即得到所述晶体材料。
[0049] 三阶非线性光学性能的测试:把制备的晶体材料研磨成粉末状,取1mg粉末样品于10毫升乙腈中,超声使其溶解。将得到的溶液在脉宽4ns,波长532nm的激光光束下进行光限制性能测试。
[0050] 实施例5:
[0051] 本发明具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,包括以下步骤:
[0052] 第一步,将0.2毫摩尔四硫代钨酸铵和0.8毫摩尔氰化亚铜加入5毫升吡啶溶剂中,搅拌制得橙色澄清溶液;
[0053] 第二步,将0.2毫摩尔四水合硝酸钙加入到8毫升异丙醇溶剂中,搅拌至溶解制得无色溶液。
[0054] 第三步,将第一步中的橙色溶液置于反应试管的下层并加入0.5毫升吡啶作缓冲层,然后将第二步中制得的无色溶液缓慢加入到缓冲层的上方,密封经结晶,过滤、洗涤、干燥即得到所述晶体材料。
[0055] 三阶非线性光学性能的测试:把制备的晶体材料研磨成粉末状,取1mg粉末样品于10毫升乙腈中,超声使其溶解。将得到的溶液在脉宽4ns,波长532nm的激光光束下进行光限制性能测试。
[0056] 实施例6:
[0057] 本发明具有光限制能力的W/S/Cu簇-金属框架晶体材料的制备方法,包括以下步骤:
[0058] 第一步,将0.2毫摩尔四硫代钨酸铵和0.7毫摩尔氰化亚铜加入4毫升吡啶溶剂中,搅拌制得橙色澄清溶液;
[0059] 第二步,将0.2毫摩尔四水合硝酸钙加入到8毫升异丙醇溶剂中,搅拌至溶解制得无色溶液。
[0060] 第三步,将第一步中的橙色溶液置于反应试管的下层并加入0.5毫升吡啶作缓冲层,然后将第二步中制得的无色溶液缓慢加入到缓冲层的上方,密封经结晶,过滤、洗涤、干燥即得到所述晶体材料。
[0061] 三阶非线性光学性能的测试:把制备的晶体材料研磨成粉末状,取1mg粉末样品于10毫升乙腈中,超声使其溶解。将得到的溶液在脉宽4ns,波长532nm的激光光束下进行光限制性能测试。
[0062] 图1为本发明晶体材料{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n的连接方式和二维结构图。如图1所示,本发明晶体材料属于二维波浪形结构。其中,中心簇单元为四核T形[WS4Cu3]+簇,通过氰基连接三个Ca原子,并且其中两个铜分别与一个吡啶分子配位。Ca原子都是六配位,通过氰基连接三个簇芯,其余配位点被一个吡啶和两个异丙醇占据。
[0063] 图2为本发明晶体材料{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n的光限制性能图。从图2实验结果可知,本发明所制备的晶体材料{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n的光限制阈值为1.8J/cm2,与C60材料的光限制阈值基本相当,说明所制备晶体材料具有很强的光限制能力。
[0064] 图3为本发明所制备晶体材料{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n的粉末X-射线衍射谱图。从图3实验结果可知,本发明所制备晶体材料的粉末X-射线衍射图样与理论计算的X-射线衍射图样基本一致,说明本发明所制备的晶体材料具有很高的纯度。
[0065] 本发明合成简便、条件温和、易于控制,合成的原料价廉易得,得到的产物产率高、纯度极高,材料的化学、光学稳定性好,材料的光限制能力强。
[0066] 应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
[0020] 图1为本发明晶体材料{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n的连接方式和二维结构图。
[0021] 图2为本发明晶体材料{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n的光限制性能图。
[0022] 图3为本发明所制备晶体材料{[Ca(Py)(i-PrOH)2][WS4Cu3(Py)2(CN)3]·2Py}n的粉末X-射线衍射谱图。
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