一种用于紫外光带通滤波器的六水硫酸镍铷晶体的制作方法
专利名称：一种用于紫外光带通滤光片的硫酸镍六水合铷晶体的制造方法
技术领域：
本发明涉及光学及人工晶体材料。
背景技术：
六水硫酸镍（NiS04.6&0，简称NSH）作为紫外滤光片是一种性能优良的晶体材料，在光谱学和激光技术中作为紫外带通滤光片和传感器得到广泛的应用（et. al. for light, Aug, 4, 1998）。NSH晶体在紫外波段（254nm）附近具有很高的透过率（88-90%），而在其他波段具有较高的吸收特性。与其他类型的紫外滤光片相比，如1.有色玻璃；2.明胶滤光片；3.溶液滤光片；4.干涉滤光片等，晶体材料NSH具有更高的紫外透过率，使用寿命长，制作和使用方便。作为无机材料，与有机滤光片相比，它不受紫外线的破坏，在医学检测和军事检测中有着不可替代的应用价值。 但NSH材料的热稳定性较低，仅为73。C，在沙漠、赤道海洋等高温地区的应用受到一定限制。
我们在分析分子组成、晶体结构和UV-NIR光谱性能的基础上，设计了一种新型紫外带通滤光晶体材料——六水硫酸镍Rb2Ni(S0》2·6H20（简称RNSH）。RNSH最大的特点是具有较高的热稳定性。作为一种新型复合配合物，目前国内外尚未见有关RNSH晶体生长、单晶结构、光谱和热性能的报道。
发明内容
本发明的目的是设计开发一种新型紫外滤光晶体材料，该材料具有NSH晶体在紫外波段（-254nm）高透过率的特点，且材料的热稳定性较好，脱水温度超过100℃。六水硫酸镍铷晶体的化学式为Rb2Ni(S04)2·6H20（简称RNSH）。RNSH的合成方法采用国产分析纯和NiS04·6H20试剂以摩尔比1:1的比例溶于双蒸水中，然后加热搅拌溶解，得到蓝绿色透明的RNSH晶体。其合成反应式为+NiS04·6H20-Rb2Ni(S04)2·6H20--------（1）
采用CAD-4型X射线四圆衍射仪对RNSH的晶体结构进行测定，确定晶体化学式为设计合成的Rb2Ni(S04)2. '6HA，分子量为529.87，属于单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数a=6.2209(2)A，b=12. 4082(3)A，c=9. 1364(1)A，a=Y=90. ，P=106. 055(2",V=677. 73(3)A3，Z=2，Dc=2. 596g/cm3，RNSH的分子结构和单晶结构分别如图1和图2所示
根据RNSH在水中的溶解度实验，可以采用水溶液蒸发法或冷却法生长RNSH晶体，我们采用冷却法生长RNSH晶体。
(1)RNSH晶体生长溶液的制备将按复合反应式(1)合成的RNSH晶体用重蒸馏水重结晶，干燥后作为晶体生长的原料，配制饱和温度在50~60℃范围内，溶液体积为500~60℃的饱和溶液，经孔径为0.15μm的滤膜过滤，在高于饱和温度5~10℃下过热，然后缓慢冷却至高于饱和温度1~2℃的温度，溶液pH值为2~3范围内。
（2）冷却法生长RNSH晶体：以饱和溶液中自发结晶的细小透明完整晶体为籽晶，预热50～60℃后，放入（1）制备的RNSH饱和溶液中进行生长。生长溶液控温精度为0.01～0.02℃，晶体正反转转速为30～60转/分。晶体的生长速度由生长溶液的冷却量控制，约为1～3mm/天。当晶体生长到要求的尺寸时，将晶体提起液面，自然冷却退火至室温后取出。
利用PE-分光光度计测量了RNSH晶体的透射光谱，波长范围从紫外190nm到近红外。测试样品为NSH和RNSH晶体，厚度均为1.1mm。透射光谱（见图3）表明，它们在254nm紫外区具有较高的透过率和较窄的透过带。RNSH晶体对可见光和红外光的吸收效果与NSH相似，适合作为紫外通带滤光片。
RNSH晶体的热重分析利用DELTA TGA7热重分析仪测定RNSH和NSH晶体的热重曲线，测定结果表明RNSH和NSH的起始脱水温度分别为100.5℃和73℃，表明RNSH晶体的热稳定性优于NSH晶体（见图4）。
与背景技术相比，本发明的有益效果是：与目前广泛使用的紫外光滤光材料NSH晶体相比，RNSH晶体作为紫外带通滤光片的效果与NSH晶体相当，可以充分利用其优势，得到纯净的紫外光源；RNSH晶体的热稳定性优于NSH晶体，更利于滤光元件的应用。
图1 RNSH的分子结构；图2 RNSH晶体的晶胞结构；图3 NSH 2：RNSH两种材料的透射光谱比较；图4 NSH 2：RNSH两种材料的热重分析比较；图5 RNSH晶体。
具体实施方式
所用原料为国产分析纯RbS04与NiS04·6H20商品试剂，摩尔比为1:1，用双蒸水溶解，冷却后得到蓝绿色透明RNSH晶体，作为RNSH晶体生长的原料。
饱和溶液的制备将上述原料配制成500ml饱和溶液，饱和温度为50℃，pH为2.5，经0.15μm微孔滤膜过滤，在55℃过热10小时后，自然冷却至50℃。
RNSH晶体的生长采用冷却法，以自发结晶的2mm晶体为晶种，通过调节上述过饱和溶液中溶液的冷却量控制晶体的生长速度约为2mm/天，控温精度为±0.01℃，晶体正反转转速为30rpm，经过15天的生长周期，得到2.5cm蓝绿色晶体。
权利请求
1.一种用于紫外带通滤光的硫酸镍六水合铷晶体，其特征在于：该晶体的分子式为Rb2Ni(SO4)2·6H2O，分子量为529.87，属单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数α=γ=90°，β=106.055(2)°，Z=2，Dc=2.596g/cm3，颜色为蓝绿色，易溶于水。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸镍六水合铷晶体的生长方法，其特征在于：(1)生长溶液的配制采用摩尔比约为1:1的Rb2S0和NiSO4·6H2O为原料，在水中进行复合反应合成；(2)采用溶液冷却法生长晶体，生长起始温度在50-60℃之间，生长溶液的pH值为2-3，通过冷却量控制晶体的平均生长速度为1-3mm/天，晶体的正反向旋转速度为30-60rpm。
3.根据权利要求 1所述的硫酸镍六水合铷晶体的用途，其特征在于：该晶体材料用于制备紫外光带通滤光片。
全文摘要
一种用于紫外光带通滤光片的硫酸镍六水合铷晶体，涉及光学及人工晶体材料，该晶体分子式为Rb2Ni(SO4)2·6H2O，分子量为529.87，属单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数a=6.2209(2)，b=12.4082(3)，c=9.1364(1)，α=γ=90°，β=106.055(2)°，V=677.73(3)3，Z=2，Dc=2.596g/cm3，颜色为蓝绿色，可溶于水，采用溶液冷却法生长。 该晶体可用于制造紫外光带通滤光片，其作为紫外光带通滤光片的效果与NSH晶体相当，可得到纯净的紫外光源；且其热稳定性优于NSH晶体，更有利于作为滤波元件的应用。
文件号码/
公开日期 2009 年 7 月 8 日 申请日期 2008 年 1 月 3 日 优先权日期 2008 年 1 月 3 日
发明人：庄欣欣、夏旺、苏根博、何幼平、郑国宗 申请人：中国科学院福建物质结构研究所