[发明专利]一种冠醚调控非心有机胺盐材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种冠醚调控非心有机胺盐材料及其制备方法，所述晶体为甜菜碱盐酸盐，分子式为Csubgt;5/subgt;Hsubgt;12/subgt;NOsubgt;2/subgt;Cl，该化合物属于单斜晶系，结晶于极性空间群Cm，分子在a轴方向通过甜菜碱阳离子与无机氯离子之间形成的O‑H…Cl氢键相互连接，使化合物具备极性，并且具有良好的二阶非线性光学特性；所述制备方法操作简单，时间短，成本低，只需要加入冠醚便可诱导产生具有非线性光学的非心晶体材料，且在室温下具有良好的稳定性。在光电开关、激光倍频转换、生物成像及高速摄影元器件领域有着潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种有机胺盐材料及其制备方法，具体涉及一种冠醚调控非心有机胺盐材料及其制备方法。

背景技术

固态非线性光学(NLO)效应是强相干光刺激下光学介质响应与场强之间的非线性关系现象。固体非线性光学材料能够对应用光场进行非线性响应，当激光在具有非零二阶极化率的介质中传播时，会产生光学倍频、和频、差频以及光学参量震荡等效，可以应用于导体、生物成像、光电开关、数字处理等高科技新兴领域。相比于无机非线性光学材料，有机胺盐非线性光学材料具有快的非线性响应、结构简单、成本低、易加工、柔性、环境友好等无机晶体无法比拟的优点，引起了科研人员的广泛关注。结构上，产生二阶非线性光学的必要条件是确保晶体在非中心对称空间群中结晶。因此，如何可控调节产生非中心对称空间结构的有机胺盐至关重要。虽然之前研究中，对于非心结构晶体的调控也有报道，但是冠醚类物质调控非心有机胺盐确鲜有报道。冠醚作为一种常用的化学药品，能高效调控甜菜碱盐酸盐晶体结构由中心对称结构变为非心对称结构，并具有二阶非线性光学响应。因此探寻能可控调节产生具有SHG响应的非心结构晶体具有重大的科学意义及应用价值，同时也存在较大难度的挑战。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种冠醚溶剂调控具有二阶非线性光学特性、环境友好型、方法简单易得、且稳定性较好的非心有机胺盐材料；本发明的另一目的在于提供一种所述冠醚调控非心有机胺盐材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的冠醚调控非心有机胺盐材料，其为具有非心结构的甜菜碱盐酸盐，其分子式为：C₅H₁₂NO₂Cl，该分子在a轴方向通过甜菜碱阳离子与无机氯离子之间形成的O-H…Cl氢键相互连接。

进一步地，所述冠醚调控非心有机胺盐材料为晶体结构，属于单斜晶系，结晶于极性空间群Cm，晶胞参数为α＝γ＝90^°、β＝111.25(2)^°、Z＝2、

本发明还提供上述冠醚调控甜菜碱氯盐二阶非线性光学材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将甜菜碱溶于蒸馏水中，室温搅拌使其充分溶解得到无色透明溶液；

(2)将步骤(1)得到的无色透明溶液中逐滴加入盐酸，使其充分质子化；

(3)将步骤(2)所得的溶液加入18-冠醚-6继续搅拌后得到无色透明溶液；

(4)将步骤(3)所得的无色透明溶液在室温条件下缓慢挥发，得到质量良好的无色透明块状晶体。

进一步的，步骤(1)中，所述甜菜碱水溶液浓度为0.5-1mmol mL^-1，每10mL蒸馏水溶解5-10mmol甜菜碱。

进一步的，步骤(2)中，所述加入盐酸与无色透明溶液的体积比为0.5-1：1。进一步的，步骤(3)中，所述18-冠醚-6的用量与甜菜碱的摩尔比为0.5-1.5：1。

进一步的，步骤(4)中，所述挥发温度为20-40℃。

本发明的冠醚调控得到二阶非线性光学甜菜碱盐酸盐化合物可以应用于二阶非线性光学材料。