KCaZn2(BO3)2F的固相合成、晶体结构及表征

采用高温固相合成了一种新的类Sr2Be2B2O7族化合物KCaZn2(BO3)2F,利用粉末X射线衍射精修其晶体结构.该晶体同KCdZn2(BO3) 2F同构,为三方晶系,空间群为P31c,单胞参数为a=5.03096(5)A,c=15.3940(2)A,Z=2.晶体基本阴离子基元是平面三角形的BO3和四面体的ZnO3F基元,两个基元通过共顶的O原子相连,在ab平面形成二维的十二元环的(Zn3B3O6 F3)∞结构.(Zn3B3O6F3)∞结构通过F原子连接,形成(Zr6B6O12F3)∞双层单元,双层单元之内的两层BO3基元排列方式基本相反.(Zn6B6O12F3)∞双层单元与同它中心对称的另一个(Zn6B6O12F3)∞双层单元在c方向堆垛成三维的结构,K+和Ca2+分别位于(Zn6B6O12F3)∞双层单元的层内和层间空隙处.紫外可见漫反射光谱表明该晶体在400～2500 nm范围具有高的透过率,晶体的紫外截止波长为235 nm.     

CLBO晶体表面化学腐蚀和开裂机理的研究

硼酸锂铯(CLBO)是一种性能优良的紫外倍频晶体,但在室温大气环境中使用时晶体容易开裂,影响了它的实际应用.本文用水(或/和)甘油作为腐蚀剂,对不同取向的CLBO晶体表面进行了腐蚀,对比了表面的腐蚀图案;通过纯甘油和纯水的腐蚀剂作用对比,并结合CLBO晶体晶胞内原子的排列情况,揭示了CLBO晶体开裂的微观机理:水分子从(100)或者(010)面上的结构通道进入CLBO晶体,与Cs、Li和B原子反应,生成Cs2B10O16·8H2O、α-Li4B2O5和H3BO3,打开了CLBO晶体的键链,从而引起晶体的开裂;最后展示了CLBO晶体由于水的侵蚀而开裂的全过程.     

具有非对称中心结构的硼酸盐Bi2ZnB2O7的合成、晶体结构和光学性质

具有非对称中心结构的硼酸盐Bi2ZnB2O7由固相反应法在低于700℃下制备得到.X射线单晶结构分析表明,该化合物以正交空间群Pba2结晶,晶体学参数为:a=1.0819(2)nm,b=1.1023(2)nm,c=0.4890(1)nm,Z=4.其晶体结构中包含分别由[BO3]3-和[BO4]5-组成的[B2O5]4-和[B2O7]8-基团,它们被[ZnO4]四面体通过共用O原子的方式连接成二维2∞[ZnB2O7]6-层,这些层由Bi3+离子进一步结合形成三维网.红外光谱证实了[BO3]3-和[BO4]5-基团的存在,粉末倍频效应测试表明,其强度为KDP(KH2PO4)的4倍,UV漫反射光谱表明该物质吸收边约为360 nm.     

具有倍频效应的硼酸盐Pb2 [B5O9]Br化合物的合成、晶体生长及其性质研究

利用高温固相反应法合成出Pb2 [B5O9]Br硼酸盐粉末.采用PbO-NaF做复合助熔剂,利用顶部籽晶法获得了3 mm ×3 mm ×1.5 mm的透明单晶,X射线粉末衍射数据显示,该晶体属正交晶系,Pnn2空间群,晶胞参数为a=1.1524(1) nm, b=1.1431(1) nm, c=0.65399(3) nm. 红外光谱测量证实晶体结构中含有BO3-3和BO5-4基团.反射光谱表明Pb2 [B5O9]Br的紫外吸收边在250 nm左右.Pb2 [B5O9]Br粉末倍频效应(SHG)测试表明该化合物具有非线性光学效应,信号强度约等同于β-BaB2O4.     

含孤立MO3平面基团晶体折射率计算

本文建立了一种计算含孤立MO3 (M=B,C)平面基团晶体折射率简单可行的方法,选择部分已知折射率的含孤立MO3平面基团的晶体,采用最小二乘拟合法,定出基团各向异性极化率和其晶体环境参数,并据此计算其它晶体的折射率.对30余种晶体折射率的计算结果表明,该方法所得结果与实测值之间相差不大于3.5;.同时计算了YCa4O(BO3)3,LaCa4O(BO3)3,Ca5(BO3)3F三种单斜晶体的折射率主轴方向,其中对LaCa4O(BO3)3和YCa4O(BO3)3两种晶体,计算结果与实验值符合很好,将为该晶体未来定向提供参考.     

新型复合功能晶体Cd4TbO(BO3)3结构与性能研究

为探索新型复合功能晶体材料,采用高温固相反应法合成了Cd4TbO(BO3)3多晶粉末,并以NaF-B2O3为助熔剂生长出了小晶体.结构分析表明,Cd4TbO(BO3)3晶体属于单斜晶系,Cm空间群,晶胞常数为a=7.982(1) (A)、b=15.806(3) (A)、c=3.487(7) (A)、α=90°、β=100.57°、γ=90°,晶体中的阴离子基团为[BO3].测量了TG-DSC曲线、紫外可见透过光谱、红外光谱、拉曼光谱,并计算了晶体单位体积Tb的含量.结果表明, Cd4TbO(BO3)3晶体在500~1500 nm范围内透过率大于70;.Cd4TbO(BO3)3晶体单位体积含Tb量为4.624×1021/cm3,是磁光晶体TGG单位体积含Tb量的0.3倍.综上表明Cd4TbO(BO3)3是一种有前途的复合功能晶体材料.     

大尺寸CLBO单晶的生长和性质研究

本文对生长大尺寸硼酸铯锂(CsLiB6O10,简称CLBO)单晶的生长工艺进行了探索研究,采用顶部籽晶泡生法生长出尺寸为70×25mm的CLBO透明晶体.测量了晶体的干涉图,计算其折射率变化为Δn～1.2×10-5,晶体的光学质量接近于玻璃水平(～10-6).测量CLBO单晶的结构及其光学特性.用15mm×10mm×7mm的CLBO样品,在锁模Nd:YAG激光器上做倍频实验,获得了波长为532nm的倍频光,其转换效率高达60;以上.     

硼酸锶钡(Ba0.87Sr3.13B14O25)晶体的生长、结构和性质研究

本文报道了一种新的硼酸盐化合物-Ba0.87Sr3.13B14O25,采用泡生法已生长出尺寸为35mm×25mm×5mm的晶体.该晶体为单斜晶系,C2/m空间群,a=1.6425(3)nr,b=0.77739(16)nm,c=1.6665(3)nm,β=119.22(3)°,Z=4.结构中B3O8六元环通过O原子和BO3三角形相互连接,构成三维的硼氧阴离子骨架,金属阳离子占据多面体间的空隙.测量了BSBO晶体的透过谱,该晶体的显微硬度为578kg/mm2.     

熔体温度对负离子配位多面体生长基元聚集体结构的影响

据Na2SiO3与BaB2O4晶体和熔体的高温拉曼光谱测试结果综合分析后提出:熔体的温度对负离子配位多面体生长基元相互联结的聚集体结构有影响.在高温熔体中,高电价、离子半径小的阳离子配位多面体往往孤立存在.当熔体过冷度大时,孤立的负离子配位多面体顶角上的氧与低电价、离子半径大的阳离子配位构成大维度的聚集体.同质异构晶体的熔体拉曼谱都显示出相同的孤立负离子配位多面体振动峰.     

顶部籽晶法生长大尺寸CsLiB6O10晶体

以高纯硼酸、碳酸锂和碳酸铯为原料,摩尔比硼酸:碳酸锂:碳酸铯=11:1:1,采用顶部籽晶法,生长出尺寸为65 mm×22 mm×12 mm CsLiB6O10(CLBO)单晶,探讨了影响CLBO晶体生长的因素.对生长出的CLBO晶体的相关光学性质进行了研究.CLBO晶体的光学均匀性为3.6×10-5/cm,透过光谱表明该晶体的透光范围为185 nm到2790 nm,其紫外吸收边低于185 nm;用Maker干涉条纹测定了CLBO晶体的非线性光学系数为:d36(CLBO)=1.8d36(KDP).