專(zhuān)利名稱(chēng)：一種堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化合物及其單晶和制備方法領(lǐng)域，特別涉及一種堿金屬硼鋁酸鹽化
合物及其單晶和制備方法；該堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶的化學(xué)式為MB34A12
B80i8Cl3，其中M為堿金屬Na， K, Rb或Cs。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代激光技術(shù)中，直接利用激光晶體所能獲得的激光波長(zhǎng)有限，從紫外到紅外 光譜區(qū)，尚存有空白波段，非線性光學(xué)晶體由于能有效拓寬激光的波長(zhǎng)范圍而備受 重視。這里非線性光學(xué)晶體是指具有非線性光學(xué)效應(yīng)的晶體。非線性光學(xué)效應(yīng)是指 倍頻、和頻、差頻、光參量振蕩或放大等效應(yīng)。只有那些不具有對(duì)稱(chēng)中心的晶體才 可能有非線性光學(xué)效應(yīng)。利用晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)，可以制成二次諧波發(fā)生器， 上、下頻率轉(zhuǎn)換器，光參量振蕩器等非線性光學(xué)器件。激光器產(chǎn)生的激光可通過(guò)非 線性光學(xué)器件進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，從而獲得更多有用波長(zhǎng)的激光，這是獲得新激光光源 的重要手段。利用這種技術(shù)可以填補(bǔ)各類(lèi)激光器件發(fā)射激光波長(zhǎng)的空白光譜區(qū)，使 激光器得到更廣泛的應(yīng)用，全固態(tài)藍(lán)綠激光系統(tǒng)就是利用了非線性光學(xué)晶體制作的， 它具有體積小，光源穩(wěn)定，成本低等優(yōu)點(diǎn)。探索新型非線性光學(xué)材料，在激光技術(shù)
領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
在硼鋁酸鹽類(lèi)化合物中己發(fā)現(xiàn)K2Al2B207 (KABO)晶體、BaAl2B207 (BABO) 晶體(《Two new nonlinear optical crystals:BaAl2B207 and KA12B207, SP正，Vol.3556, 21， 1998》、BaAlB03F2(BABF)晶體(《Japanese Journal of Applied Physics》 241(10B): 1131, 2002)等，它們都具有非線性光學(xué)效應(yīng)，但晶體生長(zhǎng)困難，還 難以得到大尺寸高質(zhì)量單晶體。本發(fā)明的堿金屬硼鋁酸鹽MBa4Al2 BsO,gCl3及其單 晶體是本申請(qǐng)人新發(fā)現(xiàn)的一種化合物，屬四方晶系，空間群為P42nm,不具有對(duì)稱(chēng) 中心，其透光波段較寬，粉末倍頻效應(yīng)約為一倍的KDP (K4H2P04)，具有非線性光 學(xué)效應(yīng)。其生長(zhǎng)速度快、成本低、容易獲得大尺寸與高光學(xué)質(zhì)量透明單晶；且晶體
硬度適中，機(jī)械性能好，不易碎裂和潮解，易加工保存；為該新型化合物及其晶體 的應(yīng)用提供了有利條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶，該堿金屬 硼鋁酸鹽化合物及其單晶的分子式為MBa4Al2 B8018C13，其中，M為堿金屬 Na， K, Rb或Cs;
本發(fā)明的另一目的在于提供所述堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供的堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶，其特征在于，該堿金屬硼
鋁酸鹽化合物及其單晶的分子式為MBa4Al2B8018Cl3，其中，M為堿金屬Na， K,Rb或Cs;該堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶屬四方晶系，空間群為P42nm， 不具有對(duì)稱(chēng)中心。
本發(fā)明提供的堿金屬硼鋁酸鹽化合物的制備方法，其步驟如下-
將含M， Ba， Al， B， 0和C1元素的化合物原料按所含M， Ba， Al， B， O和
Cl元素的摩爾比為l: 4: 2: 8: 18: 3的比例混合均勻后，加熱進(jìn)行固相反應(yīng)，得
到分子式為MBa4AbB80wCl3的堿金屬硼鋁酸鹽化合物，其中，M為堿金屬Na, K, Rb或Cs;
所述含M的化合物為含M的氧化物、氯化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、 乙酸鹽或草酸鹽；
所述含Ba的化合物為含Ba的氧化物、氯化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、 乙酸鹽或草酸鹽；
所述含A1的化合物為含A1的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽或 草酸鹽；
所述含Cl的化合物為MC1或BaCl2; 所述含B的化合物為H3BOs或B203;
原則上，采用化學(xué)合成方法都可以制備化合物MBa4Al2B80utCl3，即將含M， Ba， Al， B， O和Cl元素的化合物原料按所含M, Ba， Al, B, O和Cl元素的摩爾 比為1: 4: 2: 8: 18: 3的比例混合均勻后，加熱進(jìn)行固相反應(yīng)，得到分子式為MBa4Al2B80wCl3的堿金屬硼鋁酸鹽化合物，其中.M為堿金屬Na， K, Rb或Cs;
以下是幾個(gè)典型的可以得到MB34Al2B80wCl3化合物的化學(xué)反應(yīng)式
(1) MCl+BaCl2+3BaC03+Al203+8H3B03 = MBa4Al2 B8018C13 +3C02t+12H20t
(2) MCl+BaCl2+3 Ba(OH)2+Al203+4B203 - MB^Ak B8018C13+3H2C^
(3) MCl+BaCl2.2H20+3BaC03+2Al(OH)3+4B203-MBa4Al2B80i8Cl3+5H20個(gè)+3C02個(gè)
(4) MCl+BaCl2+3Ba(N03)2+2Al(N03)3-9H20+8H3B03
-\ 34八12880180:13+121^02個(gè)+3( 20個(gè)
(5) M20+3BaCl2+5BaO+2Al203+l6H3B03 = 2MBa4Al2 B80i8Cl3 +2艦20個(gè)
(6) M20+3BaCl2+5BaC03+4Al(OH)3+8B203=2MBa4Al2 B8018Cl3+5C02t +61120個(gè)
(7) M2C03+3BaCl2+5BaC03+2Al203+16H3B03-2MBa4Al2B80i8Cl3+6C02亇+24H20個(gè)
(8) 2M2C2O4+6BaCl2+10BaO+4Al2O3+16B2O3—MBa4Al2B8O18Cl3十4CO個(gè)+02個(gè)。
本發(fā)明提供的堿金屬硼鋁酸鹽單晶的制備方法，其步驟如下
1)將上述方法合成的分子式為MBa4Al2 B8018C13 (其中M為堿金屬Na， K， Rb或Cs)的堿金屬硼鋁酸鹽化合物與助熔劑按比例混勻，加熱升溫熔融，恒溫IO —72小時(shí)，再冷卻至飽和溫度之上1 —l(TC，得到含堿金屬硼鋁酸鹽與助熔劑的混 合熔體；
或者將含M, Ba， Al， B， O和Cl元素的化合物原料按所含M， Ba， Al， B，
O和Cl元素的摩爾比為1: 4: 2: 8: 18: 3的比例混合得到的混合物與助熔劑按比 例混勻，加熱升溫熔融，恒溫10—72小時(shí)，再冷卻至飽和溫度之上1一10'C，得到 含堿金屬硼鋁酸鹽與助熔劑的混合熔體；
所述含M的化合物為含M的氧化物、氯化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、 乙酸鹽或草酸鹽；
所述含Ba的化合物為含Ba的氧化物、氯化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、 乙酸鹽或草酸鹽；
所述含A1的化合物為含A1的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽或 草酸鹽；
所述含CI的化合物為MCI或BaCl2; 所述含B的化合物為H3B03或B203;
所述助熔劑為氟化鋰、氟化鈉、氯化鋰或它們中的二種或三種按任意比例組合
而成的助熔劑；
所述堿金屬硼鋁酸鹽化合物與所述助熔劑的摩爾比為1: 6~15; 2)在高于飽和溫度之上1一10'C的溫度下，將裝在籽晶桿上的籽晶放入上述步 驟l)制備的混合熔體中，先在飽和溫度之上1一1(TC的溫度恒溫1一5小時(shí)，然后
快速降溫至飽和溫度，再以o.rc 5'c/天的速率緩慢降溫進(jìn)行生長(zhǎng)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)籽晶
桿，籽晶桿旋轉(zhuǎn)速度為5 100rpm;待晶體生長(zhǎng)到所需尺度時(shí)，將晶體快速?gòu)幕旌?熔體中提離液面，并以不大于100'C/小時(shí)的速率降溫至室溫，即制得本發(fā)明的堿金 屬硼鋁酸鹽單晶。
采用上述方法可獲得尺寸為厘米級(jí)的MB34A12 B8018CI3單晶體；使用大尺寸坩 堝，并延長(zhǎng)生長(zhǎng)期，則可獲得相應(yīng)較大尺寸的單晶體。
本發(fā)明提供的化學(xué)式為MBa4Al2B80^Cl3 (其中，M為堿金屬Na， K, Rb或 Cs等元素)的化合物和晶體具有非線性光學(xué)效應(yīng)，采用助熔劑法較容易獲得大尺寸 高質(zhì)量的單晶體，所獲得晶體具有比較寬的透光波段，硬度適中，機(jī)械性能好，不 易碎裂和潮解，易于加工和保存等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
制備N(xiāo)aBa4Al2 B8018C13化合物。 采用固相反應(yīng)法，反應(yīng)方程式如下-
NaCl+BaCl2+3BaC03+Al203+8H3B03 = NaBa4Al2 B8018C13 +3C02+12H2C^ 上述試劑投料量:NaCl: 0.05mol; BaCl2: t).05moh BaC03: 0.15 mol; A1203 : 0.05mol; H3B03: 0.40mol。
具體操作步驟是，按上述劑量分別稱(chēng)取試劑,放入研缽中混合并充分研磨，然 后裝入①50mmX50mm的開(kāi)口鉑坩堝中，將其壓實(shí)，放入馬弗爐中，緩慢升至750'C, 其升溫速率為5'C/小時(shí)，恒竭10小時(shí)，待冷卻后取出坩堝，此時(shí)樣品較疏松，取 出樣品重新研磨混勻，再置于坩堝中壓實(shí)，在馬弗爐內(nèi)于800'C燒結(jié)96小時(shí)，這時(shí) 樣品收縮成塊。此時(shí)，將其取出，放入研缽中搗碎研磨即得NaBa4Al2Bgd8Cl3化合 物產(chǎn)品。 實(shí)施例2:
制備KBa4Al2 B80i8Cl3化合物。
采用固相反應(yīng)法，反應(yīng)方程式如下
KCl+BaCl2+3Ba(OH)2+Al203+4B203 = 1^34八1288018(:13+31120個(gè) 上述試劑投料量KC1: 0. 05mol; BaCl2: 0.05mol; Ba(OH)a: 0.15 mol; A1203 : 0.05mol; B203: 0.20mol。
具體操作步驟是，按上述劑量分別稱(chēng)取試劑,放入研缽中混合并充分研磨，然 后裝入O50mmX50mm的開(kāi)口鉑坩堝中，將其壓實(shí)，放入馬弗爐中，緩慢升至75(TC, 其升溫速率為1(TC/小時(shí)，恒溫20小時(shí)，待冷卻后取出坩堝，此時(shí)樣品較疏松，取 出樣品重新研磨混勻，再置于坩堝中壓實(shí)，在馬弗爐內(nèi)于810'C燒結(jié)72小時(shí)，這時(shí) 樣品收縮成塊。此時(shí)，將其取出，放入研缽中搗碎研磨即得KBa4Al2 B8018C13化合 物產(chǎn)品。
實(shí)施例3:
制備RbBa4Al2B8018Cl3化合物。
采用固相反應(yīng)法，反應(yīng)方程式如下
RbCl+BaCl2'2H20+3BaC03+2Al(OH)3+4B203=
RbBa4Al2 B80i8Cl3 +5恥個(gè)+3(:02個(gè)
上述試劑投料量RbCl: 0.05mol; BaCl2'2H20: 0.05mol; BaC03: 0.15 mol; Al(OH)3: 0.10mol; B203:0.20mol。
具體操作步驟是，按上述劑量分別稱(chēng)取試劑，放入研缽中混合并充分研磨，然 后裝入O)50mmX50mm的開(kāi)口鉑坩堝中，將其壓實(shí)，放入馬弗爐中，緩慢升至750'C, 其升溫速率為15^C/小時(shí)，恒溫30小時(shí)，待冷卻后取出塒堝，此時(shí)樣品較疏松，取 出樣品重新研磨混勻，再置于坩堝中壓實(shí)，在馬弗爐內(nèi)于820'C燒結(jié)48小時(shí)，這時(shí)
樣品收縮成塊。此時(shí)，將其取出，放入研缽中搗碎研磨即得RbB34Al2B80wCl3化合
物產(chǎn)品。
實(shí)施例4:
制備CsBa4Al2 B8018C13化合物。
采用固相反應(yīng)法，反應(yīng)方程式如下
<formula>formula see original document page 10</formula> 上述試劑投料量Cs2C03: 0. Olmol: BaCl2: 0. 03mol; BaC03: 0.05啦l; A1203 : 0.02mol; H3B03: 0.16mol;
具體操作步驟是，按上述劑量分別稱(chēng)取試劑,放入研缽中混合并充分研磨，然 后裝入cD50mmX50咖的開(kāi)口鉑坩堝中，將其壓實(shí)，放入馬弗爐中，緩慢升至750t:, 其升溫速率為2(TC/小時(shí)，恒溫40小時(shí)，待冷卻后取出坩堝，此時(shí)樣品較疏松，取 出樣品重新研磨混勻，再置于坩堝中壓實(shí)，在馬弗爐內(nèi)于830'C燒結(jié)24小時(shí)，這時(shí)
樣品收縮成塊。此時(shí)，將其取出，放入研缽中搗碎研磨即得CsB34Al2B80,8Cl3產(chǎn)品。
實(shí)施例5:
制備N(xiāo)aBa4AhB8C^Cl3化合物。采用固相反應(yīng)法，反應(yīng)方程式如下 2Na2C2O4+6BaCl2+10BaO+4Al2O3+16B2O3峋NaBa4Al2B8Ch8Cl3+4CO個(gè)+O2個(gè) 上述試劑投料量Na2C204: 0. 02mol; BaCl2: 0. 06mol; BaO: 0.10 mol; A1203 : 0.04mol; B203: 0. 16mol。
具體操作步驟是，按上述劑量分別稱(chēng)取試劑,放入研缽中混合并充分研磨，然 后裝入O50mmX50mm的開(kāi)口鉑坩堝中，將其壓實(shí)，放入馬弗爐中，緩慢升至750'C, 其升溫速率為30'C/小時(shí)，恒溫50小時(shí)，待冷卻后取出坩堝，此時(shí)樣品較疏松，取 出樣品重新研磨混勻，再置于坩堝中壓實(shí)，在馬弗爐內(nèi)于810'C燒結(jié)60小時(shí)，這時(shí) 樣品收縮成塊。此時(shí)，將其取出，放入研缽中搗碎研磨即得產(chǎn)品。
實(shí)施例6:
采用助熔劑法制備N(xiāo)aBa4Al2 B8018C13非線性光學(xué)晶體
助熔劑采用氟化鈉，按溶質(zhì)/溶劑摩爾比為1:15，稱(chēng)取NaBa4Al2BsCh8Cl3 0.2mol， 氟化鈉為3.0mo1,均勻混合后，分批熔于O50mmX50mm的開(kāi)口鉑塒堝中，把該坩堝 放入豎直式單晶生長(zhǎng)爐中，用保溫材料把位于爐頂部的開(kāi)口封上，在爐頂部與坩堝 中心位置對(duì)應(yīng)處留一可供籽晶桿出入的小孔，快速升溫至80(TC,恒溫10小時(shí)后， 降溫至飽和溫度之上rC,將NaBa4Al2B80wCl3籽晶用鉑絲固定在籽晶桿下端，從 爐頂部小孔將籽晶導(dǎo)入坩堝，使之與液面接觸，保溫5小時(shí)后快速降溫至飽和溫 度，然后以5.0'C/天的速率降溫，同時(shí)旋轉(zhuǎn)籽晶桿，籽晶桿旋轉(zhuǎn)速度為100轉(zhuǎn)/分。 待晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，使晶體快速脫離液面，以10(TC/小時(shí)速率降至室溫，獲得尺寸為13咖X13mmXll咖的透明NaBa4Al2B80i8Cl3晶體。 實(shí)施例7:
采用助熔劑法制備KBa4Al2B8018Cl3晶體。
助熔劑采用氟化鋰，按溶質(zhì)/溶劑摩爾比為1: 10，稱(chēng)取KBa4Al2B80t8Cl3 0.2mol， 氟化鋰2.0mol，均勻混合后,分批熔于O60mmX60mm的開(kāi)口鉑坩堝中，把該坩堝放 入豎直式單晶生長(zhǎng)爐中，用保溫材料把位于爐頂部的開(kāi)口封上，在爐頂部與坩堝中 心位置對(duì)應(yīng)處留一可供籽晶桿出入的小孔，快速升溫至85(TC,恒溫24小時(shí)后，降 溫至飽和溫度之上3°C,將KBa4Al2B8C^Cl3籽晶用鉑絲固定在籽晶桿下端，從爐 頂部小孔將籽晶導(dǎo)入坩堝，使之與液面接觸，保溫4小時(shí)后快速降溫至飽和溫度， 然后以3.0'C/天的速率降溫生長(zhǎng)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)籽晶桿，籽晶桿旋轉(zhuǎn)速度為50轉(zhuǎn)/分。 待晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，使晶體快速脫離液面，以50'C/小時(shí)速率降至室溫，獲得尺寸 為10mX10mmX8mm的透明KBa4Al2B80I8Cl3晶體。
實(shí)施例8:
采用助熔劑法制備RbBa4Al2B8018Cl3晶體。
助熔劑采用氯化鋰，按溶質(zhì)/溶劑摩爾比為1: 6，稱(chēng)取RbBa4Al2B8018Cl3 0.2mol， 氯化鋰1.2mol，均勻混合后，分批熔于O60mraX60mm的開(kāi)口鉑坩堝中，把該塒堝放 入豎直式單晶生長(zhǎng)爐中，快速升溫至920'C,恒溫36小時(shí)后，降溫至飽和溫度之上 5'C,將RbBa4Al2B8(^Cl3籽晶用鉑絲固定在籽晶桿下端，從爐頂部小孔將籽晶導(dǎo) 入坩堝，使之與液面接觸，保溫3小時(shí)后快速降溫至飽和溫度，然后以1.0'C/天的 速率降溫生長(zhǎng)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)籽晶桿，籽晶桿旋轉(zhuǎn)速度為30轉(zhuǎn)/分。待晶體生長(zhǎng)結(jié)束后， 使晶體快速脫離液面，以3(TC/小時(shí)速率降至室溫，獲得尺寸為8mmX8mmX6咖的 透明RbBa4Al2B8018Cl3晶體。
實(shí)施例9:..
采用助熔劑法制備CsBa4Al2B8018Cl3晶體。
助熔劑采用氟化鋰和氯化鋰復(fù)合助熔劑體系，氟化鋰和氣化鋰的比例按等摩爾 配比，按溶質(zhì)溶劑摩爾比為1: 8，稱(chēng)取CsBa4Al2B8OmCl3 0.2mo1，、氣化鋰0.8mo1、 氣化鋰0.8md,均勻混合后，分批熔于O60咖X60mm的開(kāi)口鉑坩堝中，把該坩堝放
入豎直式單晶生長(zhǎng)爐中，用保溫材料把位于爐頂部的開(kāi)口封上，在爐頂部與坩堝中
心位置對(duì)應(yīng)處留一可供籽晶桿出入的小孔，快速升溫至880'C,恒溫48小時(shí)后，降
溫至飽和溫度之上8'C,將CsB34Al2B80wCl3籽晶用鉑絲固定在籽晶桿下端，從爐
頂部小孔將籽晶導(dǎo)入坩堝，使之與液面接觸，保溫2小時(shí)后快速降溫至飽和溫度， 然后以0.5'C/天的速率降溫生長(zhǎng)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)籽晶桿，籽晶桿旋轉(zhuǎn)速度為15轉(zhuǎn)/分。 待晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，使晶體快速脫離液面，以15'C/小時(shí)速率降至室溫，獲得尺寸 為9mmx9mmx7mm的透明CsBa4Ab B80i8Cl3晶體。
實(shí)施例10:
采用助熔劑法制備N(xiāo)aBa4Al2B8018Cl3晶體。
助熔劑采用氟化鋰、氟化鈉和氯化鋰組成的復(fù)合助熔劑體系，氟化鋰、氟化鈉 和氯化鋰按摩爾比為l:2:3配比，溶質(zhì)直接采用實(shí)施例1固相合成NaBa4Al2BgCh8Cl3 的化合物原料，再按溶質(zhì)溶劑摩爾比為l: 9配料，分別稱(chēng)取0.2molNaCl、 0.2mol BaCl2、 0.6molBaCO3、 0.2mol A1203 、 1.6mol H3B03和0.3mol氟化鋰、0.6mol氟 化鈉、0.9mol氯化鋰，經(jīng)過(guò)混合和充分研磨后，分批緩慢升溫熔于O60mmx60mm 的開(kāi)口鉑坩堝中，把坩堝放入豎直式單晶生長(zhǎng)爐中，用保溫材料把位于爐頂部的開(kāi) 口封上，在爐頂部與坩堝中心位置對(duì)應(yīng)處留一可供籽晶桿出入的小孔，快速升溫至 860'C,恒溫72小時(shí)后，降溫至飽和溫度之上1(TC,將NaBa4Al2B80i8Cl3籽晶用鉑 絲固定在籽晶桿下端，從爐頂部小孔將籽晶導(dǎo)入坩堝，使之與液面接觸，保溫1小
時(shí)后快速降溫至飽和溫度，然后以o.rc/天的速率降溫生長(zhǎng)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)籽晶桿，籽
晶桿旋轉(zhuǎn)速度為5轉(zhuǎn)/分。待晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，使晶體快速脫離液面，以10'C/小時(shí) 速率降至室溫，獲得尺寸為23mmx23mmx20mm的透明NaBa4Al2B80i8Cl3晶體。
權(quán)利要求
1、一種堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶，其特征在于，該堿金屬硼鋁酸鹽化物及其單晶的分子式為MBa4Al2B8O18Cl3，其中，M為堿金屬Na，K，Rb或Cs；該堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶屬四方晶系，空間群為P42nm，不具有對(duì)稱(chēng)中心。
2、 一種權(quán)利要求l所述堿金屬硼鋁酸鹽化合物的制備方法，其步驟如下 將含M， Ba， Al， B， O和Cl元素的化合物原料按所含M， Ba， Al, B， O和Cl元素的摩爾比為l: 4: 2: 8: 18: 3的比例混合均勻后，加熱進(jìn)行固相反應(yīng)，得 到分子式為MBa4Al2BsCM8Cl3的堿金屬硼鋁酸鹽化合物，其中，M為堿金屬Na， K, Rb或Cs。
3、 按權(quán)利要求2所述堿金屬硼鋁酸鹽化合物的制備方法，其特征在于，所述 含M的化合物為含M的氧化物、氯化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽或 草酸鹽，M為堿金屬Na， K， Rb或Cs;所述含Ba的化合物為含Ba的氧化物、氯化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、 乙酸鹽或草酸鹽；所述含A1的化合物為含A1的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽或 草酸鹽；所述含Cl的化合物為MC1或BaCl2; 所述含B的化合物為H3B03或B203。
4、 按權(quán)利要求2所述堿金屬硼鋁酸鹽化合物的制備方法，其特征在于，所述 堿金屬硼鋁酸鹽化合物采用下述任一反應(yīng)式制備(1) MCl+BaCl2+3BaC03+Al203+8H3B03 = MBa4Al2 B80i8Cl3 + 3〇02個(gè)+跳0個(gè)(2) MCl+BaCl2+3 Ba(OH)2+Al203+4B203 = MBaiAl2 BA8Cb+3H20卞(3) MCl+BaCl2.2H20+3BaC03+2Al(OH)3+4B203=MBa4Al2B8018Cl3 +5H2OT+3C02t(4) MCl+Baa2+3Ba(N03)2+2Al(N03)3-9H20+8H3B03(5) M20+3BaCl2+5BaO+2Al203+l6H3B03 = 2MBa4Al2 B80i8Cl3 +241120個(gè)(6) M20+3BaCl2+5BaC03+4Al(OH)3+8B203=2MBa4Al2 BgOi8Cl3+5C02個(gè)+61120個(gè)(7) M2C03+3BaCl2+5BaC03+2Al203+16H3B03-2MBa4AhBA8Cl3+6C02個(gè)+24H20個(gè) (8) 2M2C2O4+6Baa2+10BaO+4Al2O3+16B2O3=4MBa4Al2B8Oi8Cl3 +40)個(gè)+02個(gè)。
5、 一種權(quán)利要求1所述堿金屬硼鋁酸鹽單晶的制備方法，其步驟如下1) 將含M, Ba， Al, B， O和Cl元素的化合物原料按所含M， Ba, Al., B,0和C1元素的摩爾比為1: 4: 2: 8: 18: 3的比例混合均勻后，加熱進(jìn)行固相反應(yīng)，得到分子式為MBa4AkB8Ch8a3的堿金屬硼鋁酸鹽化合物，其中，M為堿金屬Na， K， Rb或Cs;2) 步驟1)制備的堿金屬硼鋁酸鹽化合物與助熔劑按比例混勻，加熱升溫熔融， 恒溫10—72小時(shí)，再冷卻至飽和溫度之上l一i(TC，得到含堿金屬硼鋁酸鹽與助熔 劑的混合熔體；或者將含M， Ba， Al, B， 0和C1元素的化合物原料按所含M， Ba， Al， B， 0和Cl元素的摩爾比為l: 4: 2: 8: 18: 3的比例均勻混合得到的混合物與助熔劑按比例混勻，加熱升溫熔融，恒溫10 — 72小時(shí)，再冷卻至飽和溫度之上1一10'C，得到 含堿金屬硼鋁酸鹽與助熔劑的混合熔體；所述助熔劑為氟化鋰、氟化鈉、氯化鋰或它們中的二種或三種按任意比例組合而成的助熔劑；所述堿金屬硼鋁酸鹽化合物與所述助熔劑的摩爾比為h 6 15;3) 在高于飽和溫度之上1一10'C的溫度下，將裝在籽晶桿上的籽晶放入上述步 驟2)制備的混合熔體，先在飽和溫度之上1一10'C的溫度恒溫1一5小時(shí)，然后快 速降溫至飽和溫度，再以0.1'C 5'C/天的速率緩慢降溫，籽晶桿旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速5 lOOrpm;待晶體生長(zhǎng)到所需尺度時(shí)，將晶體快速?gòu)幕旌先垠w中提離液面，并以不大 于100'C/小時(shí)的速率降溫至室溫，即制得本發(fā)明的堿金屬硼鋁酸鹽單晶。
6、 按權(quán)利要求5所述的堿金屬硼鋁酸鹽單晶的制備方法，其特征在于，所述含 M的化合物為含M的氧化物、氯化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽或草 酸鹽，M為堿金屬Na， K， Rb或Cs;所述含Ba的化合物為含Ba的氧化物、氯化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、 乙酸鹽或草酸鹽；所述含A1的化合物為含A1的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽或 草酸鹽；所述含Cl的化合物為MC1或BaCl2;所述含B的化合物為H3B03或B203。
7、按權(quán)利要求5所述的堿金屬硼鋁酸鹽單晶的制備方法，其特征在于，所述堿 金屬硼鋁酸鹽化合物采用下述任一反應(yīng)式制備(1) MCl+BaCl2+3BaC03+Al203+8H3B03 = MB^Ab B8018C13 +3(:02個(gè)+12&0個(gè)(2) MCl+BaCl2+3 Ba(OH>2+Al203+4B203 = MBa4M288。18(:13+31120個(gè)(3) MCl+BaCl2'2H20+3BaC03+2Al(OH)3+4B203=MBa4Al2B8018Cl3 +5&0個(gè)+3(:02個(gè)(4) MCl+BaCl2+3Ba(N03)2+2Al(N03)3.9H20+8H3B03=MBa4Al2B8018Cl3+12NO2個(gè)+30H2O個(gè)(5) M20+3BaCl2+5BaO+2Al203+16H3B03 = 2MBa4Al2 B8018C13 +2叫0個(gè)(6) M20+3BaCl2+5BaC03+4Al(OH)3+8B203-2MBa4Al2 B80i8Cl3+5C02t ，20個(gè)(7) M2C03+3BaCl2+5BaC03+2Al203+16H3B03=2MBa4Al2B8018Cl34^C02lV24H2C^(8) 2M2C2O4+6BaCl2+10BaO+4Al2O3+16B2O3=4MBa4Al2B8Oi8Cl3 +化0個(gè)+02個(gè)。
全文摘要
一種堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶和制備方法，該堿金屬硼鋁酸鹽化合物及其單晶的分子式為MBa₄Al₂B₈O₁₈Cl₃，M為Na，K，Rb或Cs；屬四方晶系，空間群P4₂nm，不具對(duì)稱(chēng)中心；化合物制備將含M，Ba，Al，B，O和Cl元素的化合物原料按所含M，Ba，Al，B，O和Cl元素的摩爾比為1∶4∶2∶8∶18∶3的比例混合均勻后，加熱進(jìn)行固相反應(yīng)得到；單晶制備將堿金屬硼鋁酸鹽采用助熔劑法生長(zhǎng)制得，助熔劑為氟化鋰、氟化鈉或氯化鋰；堿金屬硼鋁酸鹽與助熔劑的摩爾比為1∶6～15；所制化合物粉末倍頻效應(yīng)約為KDP的一倍；晶體具較寬透光波段，硬度適中，機(jī)械性能好，不易碎裂和潮解，易加工保存。
文檔編號(hào)C30B29/10GK101191253SQ20061014410
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
發(fā)明者傅佩珍, 吳以成, 張書(shū)峰, 李云閣 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所