化合物铅钡锌硼氧和铅钡锌硼氧非线性光学晶体及制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种化合物铅钡锌硼氧和铅钡锌硼氧非线性光学晶体及制备方法和用途，该化合物的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量为1872.56，采用固相反应法制备，铅钡锌硼氧非线性光学晶体化学式均为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量为1872.56，采用高温熔液法生长晶体，该铅钡锌硼氧晶体共存在三相，为同质多晶，分别结晶于三斜晶系的P1，单斜的Cc和三方的P32，其中三斜相和单斜的粉末倍频效应分别为0.6倍和1.2倍的KDP。通过本发明专利技术所述方法获得的铅钡锌硼氧非线性光学晶体机械硬度大，易于切割、抛光加工和保存，在制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器等非线性光学器件中得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化合物铅钡锌硼氧和铅钡锌硼氧非线性光学晶体及制备方法和用途，其化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31。分子量1872.56。
技术介绍
因为硼酸盐丰富的结构化学，使的在硼酸盐体系中涌现出大量的同质多晶现象，从而使的硼酸盐体系成为开展我的课题的理想研究体系。迄今为止，人们已经研究了很多硼酸盐同质多晶化合物展，例如关于BaB2O4、GdBO3、BiB3O6等等。在众多硼酸盐的同质多晶中，最具代表性的例子当属α-和β-BaB2O4，由于其结构不同而拥有不同的物理化学性质，广泛的用于非线性光学和光隔离器等领域。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种铅钡锌硼氧化合物，该化合物的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量1872.56，采用固相反应法制备同质多晶的铅钡锌硼氧化合物。本专利技术另一目的在于提供一种铅钡锌硼氧非线性光学晶体，该晶体的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量1872.56，该铅钡锌硼氧化合物共存在三相，为同质多晶，分别结晶于三斜晶系的P1，单斜的Cc和三方的P32，其中三斜相和单斜的粉末倍频效应分别为0.6倍和1.2倍的KDP。本专利技术又一目的在于提供一种铅钡锌硼氧非线性光学晶体的制备方法，采用高温熔液法生长晶体。本专利技术再一目的在于提供一种铅钡锌硼氧非线性光学器件的用途，及用作制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器。本专利技术所述的一种铅钡锌硼氧化合物，该化合物的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量1872.56，采用固相反应法制备同质多晶的铅钡锌硼氧化合物。一种铅钡锌硼氧非线性光学晶体，该晶体的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量1872.56，该铅钡锌硼氧化合物共存在三相，为同质多晶，分别结晶于三斜晶系的P1，单斜的Cc和三方的P32，其中三斜相和单斜的粉末倍频效应分别为0.6倍和1.2倍的KDP。所述的铅钡锌硼氧非线性光学晶体的制备方法，其采用高温熔液法生长晶体，具体操作按下列步骤进行：a、采用固相反应法，将原料含钡化合物为碳酸钡、硝酸钡、氧化钡、氢氧化钡、碳酸氢钡或草酸钡，含铅化合物为硝酸铅、氧化铅、醋酸铅或草酸铅，含锌化合物为硝酸锌、氧化锌或醋酸锌和硼酸或氧化硼按摩尔比4:2:4:14-7混合均匀，研磨后放入马弗炉中，升温至550℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至750℃，恒温48小时，取出经研磨制得同质多晶的铅钡锌硼氧化合物单相多晶粉末；b、将步骤a得到的同质多晶的铅钡锌硼氧化合物单相多晶粉末与助熔剂为NaF、NaF-H3BO3、H3BO3-PbO、NaF-PbO或KF-PbO按摩尔比1:3-10均匀混合，以温度1-30℃/h的升温速率加热至620-1050℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，再降温至605-760℃；或直接按摩尔比4:2:4:14:3-10称取含钡化合物为碳酸钡、硝酸钡、氧化钡、氢氧化钡、碳酸氢钡或草酸钡，含铅化合物为硝酸铅、氧化铅、醋酸铅或草酸铅，含锌化合物为硝酸锌、氧化锌或醋酸锌的化合物和硼酸或氧化硼与助熔剂为NaF、NaF-H3BO3、H3BO3-PbO、NaF-PbO或KF-PbO均匀混合，以温度1-30℃/h的升温速率加热至620-1050℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，再降温至605-760℃；c、制备同质多晶的铅钡锌硼氧籽晶：将步骤b得到的混合熔液以温度0.5-10℃/h的速率缓慢降至室温，自发结晶获得同质多晶的铅钡锌硼氧籽晶；d、将盛有步骤b制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先预热籽晶5-60分钟，将籽晶下至接触所述混合熔液液面或混合熔液中进行回熔，恒温5-60分钟，以温度1-60℃/h的速率降温至605-665℃；e、再以温度0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以0-60rpm转速旋转籽晶杆进行晶体的生长，待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度1-80℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即制得同质多晶的铅钡锌硼氧非线性光学晶体。步骤b中所述NaF-H3BO3助熔剂中NaF与H3BO3的摩尔比为1-8:1-5；H3BO3-PbO助熔剂中H3BO3与PbO的摩尔比为1-6:1-5。所述铅钡锌硼氧非线性光学晶体在制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器中的用途。本专利技术所述的铅钡锌硼氧非线性光学晶体的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，该铅钡锌硼氧晶体共存在三相，为同质多晶，分别结晶于三斜晶系的P1，单斜的Cc和三方的P32，其中三斜相和单斜的粉末倍频效应分别为0.6倍和1.2倍的KDP。由于在生长同质多晶的铅钡锌硼氧非线性光学晶体过程中，使用了NaF、NaF-H3BO3、NaF-PbO、H3BO3-PbO或KF-PbO助熔剂，产品纯度高，晶体易长大且透明无包裹，具有生长速度较快，成本低，容易获得较大尺寸晶体等优点；所获晶体具有比较宽的透光波段，硬度较大，机械性能好，不易碎裂和潮解，易于加工和保存等优点。本专利技术所述的铅钡锌硼氧化合物，该化合物的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量1872.56，采用固相反应法按下列反应式制备同质多晶的铅钡锌硼氧化合物；(1)4BaCO3+2PbO+4ZnO+14H3BO3→Pb2Ba4Zn4B14O31+4CO2↑+21H2O↑；(2)4Ba(NO3)2+2Pb(NO3)2+4Zn(NO3)2+14H3BO3→Pb2Ba4Zn4B14O31+20NO2↑+21H2O↑+5O2↑；(3)4BaO+2PbO+4ZnO+14H3BO3→Pb2Ba4Zn4B14O31+21H2O↑；(4)4Ba(OH)2+2Pb(CH3COO)2+4Zn(CH3COO)2+14H3BO3→Pb2Ba4Zn4B14O31+43H2O↑+12CO2↑；(5)4Ba(HCO3)2+2PbC2O4+4ZnO+14H3BO3→Pb2Ba4Zn4B14O31+6CO2↑+25H2O↑+4O2↑+2CO↑(6)4BaCO3+2PbO+4ZnO+7B2O3→Pb2Ba4Zn4B14O31+4CO2↑；(7)4Ba(NO3)2+2Pb(NO3)2+4Zn(NO3)2+7B2O3→Pb2Ba4Zn4B14O31+20NO2↑+5O2↑；(8)4BaO+2PbO+4ZnO+7B2O3→Pb2Ba4Zn4B14O31；(9)4Ba(OH)2+2Pb(CH3COO)2+4Zn(CH3COO)2+7B2O3→Pb2Ba4Zn4B14O31+22H2O↑+12CO2↑；(10)4Ba(HCO3)2+2PbC2O4+4ZnO+7B2O3→Pb2Ba4Zn4B14O31+6CO2↑+4H2O↑+4O2↑+2CO↑；(11)4BaC2O4+2PbO+4ZnO+7B2O3→Pb2Ba4Zn4B14O31+4CO2↑+4CO↑。附图说明图1为本专利技术Pb2Ba4Zn4B14O31粉末的x-射线衍射图，其中1为三斜相，2为单斜相，3为三方相；图2为本专利技术的三斜相的铅钡锌硼氧样品的热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物铅钡锌硼氧，其特征在于该化合物的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量为1872.56，采用固相反应法制备铅钡锌硼氧化合物。

【技术特征摘要】
1.一种化合物铅钡锌硼氧，其特征在于该化合物的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量为1872.56，采用固相反应法制备铅钡锌硼氧化合物。2.一种铅钡锌硼氧非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为Pb2Ba4Zn4B14O31，分子量1872.56，该铅钡锌硼氧非线性光学晶体共存在三相，为同质多晶，分别结晶于三斜晶系的P1，单斜的Cc和三方的P32，其中三斜相和单斜的粉末倍频效应分别为0.6倍和1.2倍的KDP。3.一种如权利要求2所述的铅钡锌硼氧非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，采用高温熔液法生长晶体，具体操作按下列步骤进行：a、采用固相反应法，将原料含钡化合物为碳酸钡、硝酸钡、氧化钡、氢氧化钡、碳酸氢钡或草酸钡，含铅化合物为硝酸铅、氧化铅、醋酸铅或草酸铅，含锌化合物为硝酸锌、氧化锌或醋酸锌和硼酸或氧化硼按摩尔比4:2:4:14-7混合均匀，研磨后放入马弗炉中，升温至550℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至650℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至750℃，恒温48小时，取出经研磨制得同质多晶的铅钡锌硼氧化合物单相多晶粉末；b、将步骤a得到的同质多晶的铅钡锌硼氧化合物单相多晶粉末与助熔剂为NaF、NaF-H3BO3、H3BO3-PbO、NaF-PbO或KF-PbO按摩尔比1:3-10均匀混合，以温度1-30℃/h的升温速率加热至620-1050℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，再降温至605-760℃；或直接按摩尔比4:2:4:14:3-10...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘世烈，吴红萍，俞洪伟，文明，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆;65