化合物十氟化八硼酸钠和十氟化八硼酸钠非线性光学晶体及制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种化合物十氟化八硼酸钠和十氟化八硼酸钠非线性光学晶体及制备方法和用途，所述化合物的化学式为Na4B8O9F

【技术实现步骤摘要】
化合物十氟化八硼酸钠和十氟化八硼酸钠非线性光学晶体及制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种化合物十氟化八硼酸钠Na4B8O9F
10
和十氟化八硼酸钠Na4B8O9F
10
非线性光学晶体及制备方法和用途。

技术介绍

[0002]紫外非线性光学晶体能够利用其频率转换性质将近红外、可见等波段的激光转换成紫外激光，在医疗、通讯、科学研究等领域具有重要应用价值。众所周知，目前实用化的紫外甚至深紫外非线性光学晶体是我国科学家专利技术的KBe2BO3F2(KBBF)晶体，BaB2O4(BBO)和LiB3O5(LBO)，然而这些晶体具有生长大尺寸晶体困难等缺陷，一定程度上限制了其应用。因此，制备合成综合性能优异的新型紫外非线性光学晶体材料具有重要意义和实用价值。
[0003]本专利技术在此前的研究中，已有化合物氟硼酸铵NH4B4O6F和氟硼酸铵NH4B4O6F非线性光学晶体(专利申请号201611128283.3)，化合物氟硼酸铷和氟硼酸铷非线性光学晶体及制备方法和用途(专利申请号201710215347.1)，化合物氟硼酸铯和氟硼酸铯非线性光学晶体及制备方法和用途(专利申请号201710215337.8)化合物氟硼酸钠和氟硼酸钠双折射晶体及制备方法和用途(专利申请号201610932882.4)，化合物氟硼酸铯铷和氟硼酸铯铷非线性光学晶体及制备方法和用途(专利申请号201710845438.3)，以及化合物氟硼酸铯钾和氟硼酸铯钾非线性光学晶体及制备方法和用途(专利申请号201710845730.5)六个相关专利。本专利技术与以上六个专利的主要区别在于，本专利技术所述的化合物Na4B8O9F
10
含有一维的阴离子B
‑
O框架，导致生长习性、生长工艺关键参数，晶体习性和非线性光学性能等均与前六者不同。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于，提供一种化合物十氟化八硼酸钠，该化合物的化学式为Na4B8O9F
10
，分子量为512.44，采用水热法或真空封装法制备。
[0005]本专利技术的另一个目的在于，提供十氟化八硼酸钠Na4B8O9F
10
非线性光学晶体，该晶体的化学式为Na4B8O9F
10
，分子量为512.44。其晶体结构属于正交晶系，空间群为Pna21，晶胞参数为参数为α＝90
°
，β＝90
°
，γ＝90
°
，单胞体积为
[0006]本专利技术再一个目的在于，提供十氟化八硼酸钠Na4B8O9F
10
非线性光学晶体的制备方法，采用熔体法，高温熔液法，真空封装法，水热法或室温溶液法生长晶体。
[0007]本专利技术又一个目的在于，提供十氟化八硼酸钠Na4B8O9F
10
非线性光学晶体的用途。
[0008]本专利技术所述的一种化合物十氟化八硼酸钠，该化合物的化学式为Na4B8O9F
10
，分子量为512.44。
[0009]本专利技术所述的一种化合物十氟化八硼酸钠，该化合物的化学式为Na4B8O9F
10
，分子量为512.44，采用水热法或真空封装法制成。
[0010]所述化合物十氟化八硼酸钠的制备方法，采用水热法或真空封装法制备，具体操
作按下列步骤进行：
[0011]所述水热合成法制备化合物十氟化八硼酸钠：
[0012]将含Na化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Na∶B∶F＝2∶4∶5混合均匀，装入23ml的反应釜的内衬中，置于烘箱中升温至230℃，恒温24
‑
120小时，即得到化合物Na4B8O9F
10
，所述含Na化合物为NaF、Na2CO3、NaHCO3、NaBO2·
4H2O或NaBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、NaBF4或NaBO2·
4H2O；含F化合物为NaF或NaBF4；
[0013]所述真空封装法制备化合物十氟化八硼酸钠：
[0014]将含Na化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Na∶B∶F＝2∶4∶5混合均匀，装入石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1
×
10
‑3Pa，高温密封后置于马弗炉中，以温度5
‑
10℃/h的速率升温至300
‑
600℃，恒温24
‑
120小时，即得到化合物Na4B8O9F
10
，所述含Na化合物为NaF、Na2CO3、NaHCO3、NaBO2·
4H2O或NaBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、NaBF4或NaBO2·
4H2O；含F化合物为NaF或NaBF4；
[0015]一种十氟化八硼酸钠非线性光学晶体，该晶体的化学式为Na4B8O9F
10
，分子量为512.44，属于正交晶系，空间群为Pna21，晶胞参数为，晶胞参数为α＝90
°
，β＝90
°
，γ＝90
°
，单胞体积为
[0016]所述十氟化八硼酸钠非线性光学晶体的制备方法，采用熔体法，高温熔液法，真空封装法，水热法或室温溶液法生长晶体，其中：
[0017]所述熔体法生长十氟化八硼酸钠非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
[0018]a、将含Na化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Na∶B∶F＝2∶4∶5混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至300
‑
450℃，恒温24
‑
120小时，即得到化合物Na4B8O9F
10
多晶粉末，所述含Na化合物为NaF、Na2CO3、NaHCO3、NaBO2·
4H2O或NaBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、NaBF4或NaBO2·
4H2O；含F化合物为NaF或NaBF4；
[0019]b、将步骤a制备的化合物Na4B8O9F
10
多晶粉末装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至350
‑
550℃，恒温10
‑
120小时，得到混合熔体；
[0020]c、将步骤b得到的混合熔体以0.1
‑
2℃/h的速率缓慢降至200℃，再以5
‑
10℃/h的速率快速降温至室温，得到Na4B8O9F
10
籽晶；
[0021]d、采用提拉法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔体的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加2
‑
20rpm的晶转，以1
‑
10mm/天的速度提拉籽晶，同时以温度0.1
‑
10℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到Na4B8O9F
10
非线性光学晶体；
[0022]或用泡生法在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化合物十氟化八硼酸钠，其特征在于该化合物的化学式为Na4B8O9F
10
，分子量为512.44，采用水热法或真空封装法制成。2.一种如权利要求1所述的化合物十氟化八硼酸钠的制备方法，其特征在于采用水热法或真空封装法制备，具体操作按下列步骤进行：所述水热合成法制备化合物十氟化八硼酸钠：将含Na化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Na∶B∶F＝2∶4∶5混合均匀，装入23 ml的反应釜的内衬中，置于烘箱中升温至230℃，恒温24
‑
120小时，即得到化合物Na4B8O9F
10
，所述含Na化合物为NaF、Na2CO3、NaHCO3、NaBO2·
4H2O或NaBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、NaBF4或NaBO2·
4H2O；含F化合物为NaF或NaBF4；所述真空封装法制备化合物十氟化八硼酸钠：将含Na化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Na∶B∶F＝2∶4∶5混合均匀，装入石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1
×
10
−
3 Pa，高温密封后置于马弗炉中，以温度5
‑
10 ℃/h的速率升温至300
‑
600 ℃，恒温24
‑
120小时，即得到化合物Na4B8O9F
10
，所述含Na化合物为NaF、Na2CO3、NaHCO3、NaBO2·
4H2O或NaBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、NaBF4或NaBO2·
4H2O；含F化合物为NaF或NaBF4。3.一种十氟化八硼酸钠非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为Na4B8O9F
10
，分子量为512.44，属于正交晶系，空间群为Pna21，晶胞参数为a = 18.680 (18)
Å
，b = 15.852(16)
ꢀÅ
，c = 4.816(4)
ꢀÅ
，α= 90
°
，β= 90
°
，γ= 90
°
，单胞体积为1425.9(7)
ꢀÅ3。4.一种如权利要求3所述的十氟化八硼酸钠非线性光学晶体的制备方法，其特征在于采用熔体法，高温熔液法，真空封装法，水热法或室温溶液法生长晶体，其中：所述熔体法生长十氟化八硼酸钠非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：a、将含Na化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Na∶B∶F＝2∶4∶5混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至300
‑
450 ℃，恒温24
‑
120小时，即得到化合物Na4B8O9F
10
多晶粉末，所述含Na化合物为NaF、Na2CO3、NaHCO3、NaBO2·
4H2O或NaBF4；含B化合物为H3BO3、B2O3、NaBF4或NaBO2·
4H2O；含F化合物为NaF或NaBF4；b、将步骤a制备的化合物Na4B8O9F
10
多晶粉末装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至350
‑
550℃，恒温10
‑
120小时，得到混合熔体；c、将步骤b得到的混合熔体以0.1
‑
2 ℃/h的速率缓慢降至200 ℃，再以5
‑
10℃/h的速率快速降温至室温，得到Na4B8O9F
10
籽晶；d、采用提拉法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔体的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加2
‑
20 rpm的晶转，以1
‑
10 mm/天的速度提拉籽晶，同时以温度0.1
‑
10℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到Na4B8O9F
10
非线性光学晶体；或用泡生法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的熔体的上方下籽晶，以温度0.1
‑
10℃/h的速率降温，使晶体生长5
‑
15小时，缓慢提升晶体但不脱离液面继续生长，如此重复，待晶体生长停止后，即得到Na4B8O9F
10
非线性光学晶体；或用坩埚下降法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c制备的籽晶放在坩埚底部，再将步骤a制备的化合物Na4B8O9F
10
多晶放入坩埚中，然后将铂金坩埚密封，将生长炉温度升至450
‑
650℃，恒温10
‑
120小时，调整坩埚位置使籽晶微熔，然后以1
‑
10 mm/天的速度降低坩埚，同时，保持生长温度不变，或以最快速度温度3℃/h的降温速率降至350℃，待生长结束后，再以5
‑
10℃/h的速率快速降至室温，即得到Na4B8O9F
10
非线性光学晶体；所述高温熔液法生长十氟化八硼酸钠非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：a、将含Na化合物、含B化合物和含F化合物按摩尔比Na∶B∶F＝2∶4∶5混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至300
‑
450 ℃，恒温24
‑
120小时，即得到化合物Na4B8O9F
10
多晶粉末，所述含Na化合物为NaF、Na2CO3、NaHCO3、N...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘世烈，杨志华，程欢欢，
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：