[发明专利]一种光学材料及其制备方法

说明书

本发明提出一种光学材料，为由TCPP和Preyssler型多金属氧酸盐P₅W₃₀共插层入Mg₂Al‑NO₃水滑石中制得的产物(P₅W₃₀)_x‑(TCPP)_y/Mg₂Al共插层复合物，其中，x/y代表产物中P₅W₃₀和TCPP的物质的量比；x/y=0~30/35。优选的，所述的x/y=25.34/35。本发明还提出所述的光学材料的制备方法。本发明通过TCPP和P₅W₃₀共插层入Mg₂Al‑NO₃水滑石中，使二者能够在载体内共同存在形成给受体体系，提高材料的三阶非线性光学响应，光学效果佳。

技术领域

本发明属于非线性光学材料领域，尤其涉及一种光学材料(P₅W₃₀)_x-(TCPP)_y/Mg₂Al共插层复合物及其制备方法。

背景技术

在激光条件下具有非线性光学性质和快速响应时间的材料逐渐得到了人们的广泛关注，非线性材料在光学通信、激光防护、光信息处理、光学医疗等众多领域都具有重要应用。非线性光学材料在实际应用中不仅要具有更强的非线性响应和更短的响应时间，还要具有光学损耗小、稳定性高、成本低易于制备等优点。

有机非线性光学材料的非线性强，响应时间短，损伤阈值较大，而且有机材料可以在分子层面进行设计和修饰，因此有机非线性光学材料在非线性领域方面存在着巨大的应用潜力。其中，卟啉由四个吡咯单元通过次甲基桥连而成，卟啉本身包含大π共轭体系，环内有18个共轭电子，具有高度共轭性，且卟啉的环上易于进行修饰，卟啉分子是一种很好的电子给体，因而卟啉表现出优异的非线性光学性能和快的响应速度。除此之外，其良好的化学稳定性和热稳定性，易于成膜等优点也使其在非线性光学领域具有巨大的可挖掘价值。

迄今为止，人们通过多种方式来提高卟啉类化合物的三阶非线性响应，如对卟啉环的修饰，通过引入其他基团来调控其三阶非线性，研究结果表明取代基为吸电子基团时会降低卟啉的非线性极化率，给电子基团取代基则会提高卟啉的非线性极化率，且取代基越容易给电子，其对卟啉三阶非线性极化率的增幅越大。且不同的取代位置对其三阶非线性极化率χ同样会产生影响，取代基为推电子基团时对χ的影响规律为:邻位>对位>间位。但是对这一类材料的研发至今仍未达到现实应用水平，即大于10-8esu。除此之外，形成卟啉聚合物也是提高卟啉类材料三阶非线性响应的重要手段，卟啉聚合物相比于卟啉及其衍生物来说共轭性更强，因此相比于单体的能量和电子的转移能力也更强，卟啉聚合物的电子离域性明显更强，这使得单体间的电子转移及相互作用更加明显，可以有效降低HOMO-LUMO能隙。然而，卟啉聚合物合成条件苛刻，难以分离纯化，产率较低，产物表征困难，溶解性和可加工性差等缺点限制了卟啉聚合物的实际应用。

此外，卟啉作为一种有机材料，其溶解性较差、材料透光率低等缺陷限制了其应用，且受到有机物本身特性的限制，单纯卟啉类材料的非线性响应的提高已经达到瓶颈，即使形成卟啉聚合物其非线性性质也难以得到很大的提高，因此为了进一步增强材料的三阶非线性响应，需要在卟啉体系中引入无机组分形成有机/无机杂化体系，从而弥补卟啉作为有机非线性光学材料存在的缺陷，提高其非线性响应。