基于IO3F优势基团构筑新型氟化碘酸盐及其光学性能研究
批准号:
22105221
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
盖敏强
依托单位:
学科分类:
无机功能材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
盖敏强
中文摘要
金属碘酸盐中的碘(V)离子由于含有孤对电子和处于不对称配位环境,可形成丰富奇特的结构。由于其具有宽透过波段、大倍频系数、高激光损伤阈值和较好的热稳定性被认为是非线性光学(NLO)等材料的潜在来源而受到广泛关注。申请人已通过水热法获得3例含氟碘酸盐,并首次发现(IO3F)2−基团,该基团相对于[IO3]−和[IO2F2]−等基团在带隙、静态极化率各向异性和超极化率均有优势。鉴于此,本项目拟通过水热法等合成方法,在碘酸盐中引入优势多功能基团[IO3F]2−和金属氟氧多面体形成耦合,研究其与宏观性能的依赖关系及规律,高效探索新型光电功能晶体。尝试揭示[IO3F]2−基团制备的调控规律和形成机制,预期获得2~3种性能优异的氟化碘酸盐,以丰富碘酸盐的结构化学。本研究对功能导向晶体材料分子设计和探索将有重要启示。
英文摘要
Metal iodates, which contain iodine (V) ions with lone pair electrons and in asymmetric coordination environment, can form rich and peculiar structures. Due to the wide transmission band, large frequency doubling coefficient, high laser damage threshold and better thermal stability, metal iodates are considered as potential sources of nonlinear optical (NLO) materials, which have attracted much attention. Three fluoriodate crystals have been obtained and the (IO3F)2− units have been found by us for the first time. Compared with [IO3]− and [IO2F2]− units, the (IO3F)2− units have functional advantages in band gap, static polarization anisotropy and hyperpolarizability. This project intends to introduce superior multifunctional groups [IO3F]2− and metal fluorine oxygen polyhedron to form coupling in iodate mainly by hydrothermal method to explore new optoelectronic functional crystals efficiently. We will synthesize 2~3 new fluoroiodates. In addition, to enrich the structural chemistry of iodate, we would like to reveal the regulation law and formation mechanism of IO3F groups. This work will be of great significance to the molecular design and exploration of functional oriented crystal materials.
借助于非线性/线性光学晶体,可实现激光波长转换和调制,是激光变频的物质条件和源头。申请人创新“优势功能基元+有效序构”研究范式,紧紧抓住决定晶态材料功能和物性的关键功能基元这一“牛鼻子”。在氟化策略的指导下,通过在碘酸盐等含氧酸中引入单氟优势多功能基元[IO3F]2−,研究其与宏观性能的依赖关系及规律,高效探索新型光电功能晶体。结合理论计算,阐明了金属氟氧多面体、碘氧基团对晶体非线性光学效应和双折射率的贡献。目前已通过高温水热法等成功合成19例新型光学晶体,揭示了I-F键的形成机制,得到系列单氟、双氟氟碘酸盐。顺利完成计划指标。实验中发现氢键对于I-O化学键的剪切具有显著活化促进作用。同时氟源的活性浓度对氟化反应的进程也尤为关键,这些都进一步发展并丰富了氟化含氧酸盐紫外光学晶体研究体系。其中,首次发现了[IO3F]和[IO3]形成的二聚体[I2O5F];创制首例具有罕见的复合阴离子[IO3F和SO4]氟化碘硫酸盐K2IO2FSO4;首次发现并提出Pb(PbF3)BF4(空间群:P21/c)→PbIO3BF4(空间群:P21/c)在结构不变下PbF3和IO3有效替换增益策略。工作成果在Chem. Mater., Inorg. Chem.等期刊发表论文3篇,待发表文章4篇;授权发明专利2项,申请发明专利5项。依托本项目培养1名硕士研究生转博,3名硕士研究生2025年6月毕业。
含BO3F基元深紫外非线性光学晶体材料的设计制备与性能研究
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批准号:92263104
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:57.00万元
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批准年份:2022
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负责人:盖敏强
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依托单位:
国内基金
海外基金