CN114016132A - 五水合五羟基十三硼酸钡和五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体及制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种五水合五羟基十三硼酸钡和五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体及制备方法和用途，所述该化合物的化学式为Ba2B13O19(OH)5·5H2O，分子量为894.33，采用水热法制成；该晶体的化学式为Ba2B13O19(OH)5·5H2O，分子量为894.33，属于三斜晶系，空间群为P1，晶胞参数为a=7.5929(4)Å，b=8.0892(4)Å，c=10.0221(5)Å，α=89.943(2)°，β=72.402(2)°，γ=81.196(2)°，单胞体积为579.17(5)Å3，晶体的倍频效应约为KH2PO4(KDP)的1.0倍，紫外截止边约为200 nm，采用水热法或室温溶液法生长晶体，该晶体的化学稳定性好，可作为紫外非线性光学晶体在全固态激光器中获得应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种化合物五水合五羟基十三硼酸钡Ba2B13O19(OH)5·5H2O和五水合五羟基十三硼酸钡Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体及制备方法和用途。
背景技术
硼酸盐由于其优异的性能和丰富的结构一直是非线性晶体材料研究的热点方向，B原子通过sp，sp2和sp3轨道杂化可以与O原子形成[BO2]棒，[BO3]平面三角形和[BO4]四面体，含有π共轭[BO3]基团的硼酸盐NLO晶体，由于其NLO系数适中、双折射适中、透光范围宽、激光损伤阈值高，如β-BaB2O4(β-BBO)、LiB3O5(LBO)、CsB3O5(CBO)、CsLiB6O10(CLBO)等，长期以来一直是研究的热点。研究人员仍在努力探索新的NLO材料，以满足日益增长的需求。通过在[BO4]基团中引入强电负性的F元素，可以消除端氧未成对电子或悬挂键，进而更加有效地扩大硼酸盐的紫外/深紫外透过范围。另外，F的引入还可以调控硼酸盐的结构，丰富其结构化学。如MB4O6F(M＝NH4,Na,Rb,Cs,K/Cs,Cs/Rb)，MB2O3F2(M＝Pb,Sn,Ba)，LiB6O9F，MB5O7F3(M＝Ca,Sr,Pb,Cd)等。羟基也具有类似于硼酸盐中的F原子的调节作用，可以调节B-O基团的三维结构的形成，构建二维层状结构。已经报道了许多具有优异性能的羟基硼酸盐，如AEB8O15H4(AE＝Ca,Sr)，Ba2[B6O9(OH)4]，Zn2(BO3)(OH)，CsB7O10(OH)2，Mg(H2O)6B4O5(OH)4(H2O)3，Ca2[B5O8(OH)]2[B(OH)3]·(OH)·4H2O和Ba2[B6O9(OH)2][B3O3(OH)4]·(OH)·4H2O。
本发明在前期的研究中，发明了大尺寸八水合硼酸钙铵非线性光学晶体的制备方法及用途(专利申请号201010606913.X)，化合物一水合硼酸钠非线性光学晶体及其制备方法和用途(专利申请号201110339261.2)，化合物一水一羟基五硼酸钙非线性光学晶体及制备方法和用途(专利申请号201410245947.9)，四羟基硼酸钡非线性光学晶体及其制备方法和用途(专利申请号201110365019.2)相关专利。本发明与以上四个专利的主要区别在于，五水合五羟基十三硼酸钡Ba2B13O19(OH)5·5H2O中，阴离子框架为独特的二维2[B13O19(OH)5]∞层。结晶水和钡原子填充在由BOH基团构建的三维孔道中结构的成键作用力不同，导致结构和生长习性完全不同，五水合五羟基十三硼酸钡Ba2B13O19(OH)5·5H2O既可以在密闭体系生长也可以在开放体系稳定生长，生长工艺关键参数和晶体性能均与前四个晶体不同。
发明内容
本发明目的在于，提供一种化合物五水合五羟基十三硼酸钡，该化合物的化学式为Ba2B13O19(OH)5·5H2O，分子量为894.33，采用水热法制备。
本发明的另一个目的在于，提供五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体，该晶体的化学式为Ba2B13O19(OH)5·5H2O，分子量为894.33。其晶体结构属于三斜晶系，空间群为P1，晶胞参数为
α＝89.943(2)°，β＝72.402(2)°，γ＝81.196(2)°，单胞体积为
本发明再一个目的在于，提供五水合五羟基十三硼酸钡Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体的制备方法，采用水热法或室温溶液法生长晶体。
本发明又一个目的在于，提供五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的用途。
本发明所述的一种化合物五水合五羟基十三硼酸钡，该化合物的化学式为Ba2B13O19(OH)5·5H2O，分子量为894.33，采用水热法制成。
所述化合物五水合五羟基十三硼酸钡的制备方法，采用水热法制备，具体操作按下列步骤进行：
所述水热法法制备化合物五水合五羟基十三硼酸钡：
将含Ba化合物和含B化合物按摩尔比Ba:B＝2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以10-60℃/h升温至150-220℃，恒温24-120小时，再以1-50℃/h的速率降温至室温，即得到化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O，所述含Ba化合物为BaF2、Ba(OH)2、BaCO3、Ba(NO3)2、BaSO3、Ba(BF4)2或Ba(HCO3)2；含B化合物为H3BO3、B2O3。
一种五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体，该晶体的化学式为Ba2B13O19(OH)5·5H2O，分子量为894.33，属于三斜晶系，空间群为P1，晶胞参数为
α＝89.943(2)°，β＝72.402(2)°，γ＝81.196(2)°，单胞体积为
所述五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的制备方法，采用水热法或室温溶液法生长晶体；
所述水热法生长五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：
将含Ba化合物和含B化合物按摩尔比Ba:B＝2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以10-60℃/h升温至150-220℃，恒温24-120小时，再以1-50℃/h的速率降温至室温，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体，所述含Ba化合物为BaF2、Ba(OH)2、BaCO3、Ba(NO3)2、BaSO3、Ba(BF4)2或Ba(HCO3)2；含B化合物为H3BO3、B2O3；
所述室温溶液法生长五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：
a，将含Ba化合物和含B化合物按摩尔比Ba:B＝2:13混合均匀，放入洗干净的玻璃容器中，加入20-100mL去离子水，然后超声波处理使充分混合溶解，用Ba(OH)2调节pH值为8-11，用滤纸过滤，得到混合溶液，所述含Ba化合物为BaF2、Ba(OH)2、BaCO3、Ba(NO3)2、Ba(BF4)2、BaSO3或Ba(HCO3)2；含B化合物为H3BO3或B2O3；
b，将步骤a得到的混合溶液置于干净的玻璃容器中，用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节水溶液中水的蒸发速率，在室温下静置5-20天；
c、待步骤b中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，得到籽晶；
d、选择步骤c中质量较好的籽晶，将其悬挂于步骤b制得的混合溶液中，在室温下静置生长10-30天，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
所述五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体在制备Nd:YAG激光器所输出的1064nm的基频光进行2倍频或3倍频的谐波光输出的用途。
所述五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体在制备产生300-600nm的紫外倍频光输出中的用途。
所述五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体在制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器中的用途。
本发明所述五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的制备方法，在制备过程中所用的容器为锥形瓶，烧杯，内衬为聚四氟乙烯内衬或装有铂金套管的不锈钢内衬的水热釜。当容器为锥形瓶或烧杯，须先用酸将容器清洗干净，再用去离子水润洗，晾干。
本发明所述的五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的制备方，在制备过程中所用的电阻炉为马弗炉或干燥箱。
采用本发明所述的五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的制备方法，通过该方法获得尺寸为厘米级的Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体，使用大尺寸坩埚或容器，并延长晶体的生长周期，则可获得相应大尺寸的非线性光学晶体Ba2B13O19(OH)5·5H2O，在该Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体的生长中晶体易长大透明无包裹，具有生长速度快，成本低，容易获得大尺寸晶体等优点。
采用本发明所述的五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的制备方法，获得的大尺寸Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体，根据晶体的结晶学数据，将晶体毛胚定向，按所需角度、厚度和截面尺寸切割晶体，将晶体的通光面抛光，即可作为非线性光学器件使用，该Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体具有透光波段达深紫外区，物化性能稳定，不易潮解，易于加工和保存等优点。
附图说明
图1为本发明化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O的粉末XRD谱图；
图2为本发明Ba2B13O19(OH)5·5H2O晶体的结构图；
图3为本发明Ba2B13O19(OH)5·5H2O晶体制作的非线性光学器件的工作原理图，其中1为激光器，2为发出光束，3为Ba2B13O19(OH)5·5H2O晶体，4为出射光束，5为滤波片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。需要说明的是，下述实施例不能作为对本发明保护范围的限制，任何在本发明基础上做出的改进都不违背本发明精神。本发明所用原料或设备，如无特殊说明，均是商业上可以购买得到的。
实施例1
制备化合物：
按反应式：2BaF2+13H3BO3→Ba2B13O19(OH)5·5H2O+4HF+10H2O，采用水热法合成化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O：
将BaF2，H3BO3按摩尔比2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以10℃/h升温至150℃，恒温24小时，再以1℃/h的速率降温至室温，即得到化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O。
实施例2
制备化合物：
按反应式：4Ba(OH)2+13B2O3+11H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O，采用水热法合成化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O：
将Ba(OH)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以2 0℃/h升温至170℃，恒温36小时，再以5℃/h的速率降温至室温，即得到化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O。
实施例3
制备化合物：
按反应式：2BaCO3+13H3BO3→Ba2B13O19(OH)5·5H2O+2CO2+12H2O，采用水热法合成化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O：
将BaCO3，H3BO3按摩尔比2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以25℃/h升温至185℃，恒温48小时，再以10℃/h的速率降温至室温，即得到化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O。
实施例4
制备化合物：
按反应式：4Ba(NO3)2+13B2O3+15H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O+8NO2，采用水热法合成化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O：
将Ba(NO3)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以30℃/h升温至200℃，恒温72小时，再以20℃/h的速率降温至室温，即得到化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O。
实施例5
制备化合物：
按反应式：2BaSO3+13H3BO3→Ba2B13O19(OH)5·5H2O+2SO2+12H2O，采用水热法合成化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O：
将BaSO3，H3BO3按摩尔比2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以40℃/h升温至190℃，恒温90小时，再以30℃/h的速率降温至室温，即得到化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O。
实施例6
制备化合物：
按反应式：4Ba(HCO3)2+13B2O3+11H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O+8CO2，采用水热法合成化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O：
将Ba(HCO3)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以50℃/h升温至210℃，恒温100小时，再以40℃/h的速率降温至室温，即得到化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O。
实施例7
制备化合物：
按反应式：4Ba(BF4)2+13B2O3+19H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O+8BF3+8HF，采用水热法合成化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O：
将Ba(BF4)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以60℃/h升温至220℃，恒温120小时，再以50℃/h的速率降温至室温，即得到化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O。
实施例8
按反应式：2BaF2+13H3BO3→Ba2B13O19(OH)5·5H2O+4HF+10H2O，采用水热法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
将BaF2，H3BO3按摩尔比2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以10℃/h升温至155℃，恒温24小时，再以1℃/h的速率降温至室温，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例9
按反应式：4Ba(OH)2+13B2O3+11H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O，采用水热法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
将Ba(OH)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以15℃/h升温至160℃，恒温36小时，再以5℃/h的速率降温至室温，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例10
按反应式：2BaCO3+13H3BO3→Ba2B13O19(OH)5·5H2O+2CO2+12H2O，采用水热法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
将BaCO3，H3BO3按摩尔比2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以22℃/h升温至175℃，恒温48小时，再以10℃/h的速率降温至室温，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例11
按反应式：4Ba(NO3)2+13B2O3+15H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O+8NO2+2O2，采用水热法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
将Ba(NO3)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以35℃/h升温至190℃，恒温60小时，再以20℃/h的速率降温至室温，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例12
按反应式：2BaSO3+13H3BO3→Ba2B13O19(OH)5·5H2O+2SO2+12H2O，采用水热法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
将BaSO3，H3BO3按摩尔比2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以45℃/h升温至200℃，恒温95小时，再以30℃/h的速率降温至室温，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例13
按反应式：4Ba(HCO3)2+13B2O3+11H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O+8CO2，采用水热法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
将Ba(HCO3)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以55℃/h升温至215℃，恒温100小时，再以40℃/h的速率降温至室温，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例14
按反应式：4Ba(BF4)2+13B2O3+19H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O+8BF3+8HF，采用水热法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
将Ba(BF4)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以60℃/h升温至220℃，恒温120小时，再以50℃/h的速率降温至室温，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例15
按反应式2Ba(NO3)2+13H3BO3→Ba2B13O19(OH)5·5H2O+4NO2+12H2O+8O2，采用室温溶液法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
a，将Ba(NO3)2，H3BO3按摩尔比2:13混合均匀，放入洗干净的玻璃容器中，加入20mL去离子水，然后超声波处理使充分混合溶解，用Ba(OH)2调节pH值为8-11，用滤纸过滤得到混合溶液；
b，将步骤a得到的混合溶液置于干净的玻璃容器中，用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节水溶液中水的蒸发速率，在室温下静置5天；
c、待步骤b中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，得到籽晶；
d、选择步骤d中质量较好的籽晶，将其悬挂于步骤b制得的混合溶液中，在室温下静置生长10天，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例16
按反应式：4Ba(OH)2+13B2O3+11H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O，采用室温溶液法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
a、将Ba(OH)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，放入洗干净的玻璃容器中，加入40mL去离子水，然后超声波处理使充分混合溶解，用Ba(OH)2调节pH值为8-11，用滤纸过滤，得到混合溶液；
b、将步骤a得到的混合溶液置于干净的玻璃容器中，用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节水溶液中水的蒸发速率，在室温下静置8天；
c、待步骤b中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，得到籽晶；
d、选择步骤c中质量较好的籽晶，将其悬挂于步骤b制得的混合溶液中，在室温下静置生长12天，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例17
按反应式：2BaCO3+13H3BO3→Ba2B13O19(OH)5·5H2O+2CO2+12H2O，采用室温溶液法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
a、将BaCO3，H3BO3按摩尔比2:13混合均匀，放入洗干净的玻璃容器中，加入50mL去离子水，然后超声波处理使充分混合溶解，用Ba(OH)2调节pH值为8-11，用滤纸过滤，得到混合溶液；
b、将步骤a得到的混合溶液置于干净的玻璃容器中，用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节水溶液中水的蒸发速率，在室温下静置10天；
c、待步骤b中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，得到籽晶；
d、选择步骤c中质量较好的籽晶，将其悬挂于步骤b制得的混合溶液中，在室温下静置生长15天，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例18
按反应式：4Ba(NO3)2+13B2O3+15H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O+8NO2+2O2，采用室温溶液法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
a，将Ba(NO3)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，放入洗干净的玻璃容器中，加入60mL去离子水，然后超声波处理使充分混合溶解，用Ba(OH)2调节pH值为8-11，用滤纸过滤，得到混合溶液；
b，将步骤a得到的混合溶液置于干净的玻璃容器中，用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节水溶液中水的蒸发速率，在室温下静置17天；
c、待步骤b中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，得到籽晶；
d、选择步骤c中质量较好的籽晶，将其悬挂于步骤b制得的混合溶液中，在室温下静置生长20天，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例19
按反应式：2BaSO3+13H3BO3→Ba2B13O19(OH)5·5H2O+2SO2+12H2O，采用室温溶液法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
a、将BaSO3，H3BO3按摩尔比2:13混合均匀，放入洗干净的玻璃容器中，加入80mL去离子水，然后超声波处理使充分混合溶解，用Ba(OH)2调节pH值为8-11，用滤纸过滤，得到混合溶液；
b，将步骤a得到的混合溶液置于干净的玻璃容器中，用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节水溶液中水的蒸发速率，在室温下静置18天；
c、待步骤b中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，得到籽晶；
d、选择步骤c中质量较好的籽晶，将其悬挂于步骤b制得的混合溶液中，在室温下静置生长25天，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例20
按反应式：4Ba(HCO3)2+13B2O3+11H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O+8CO2，采用非线性光学法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
a、将Ba(HCO3)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，放入洗干净的玻璃容器中，加入100mL去离子水，然后超声波处理使充分混合溶解，用Ba(OH)2调节pH值为8-11，用滤纸过滤，得到混合溶液；
b，将步骤a得到的混合溶液置于干净的玻璃容器中，用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节水溶液中水的蒸发速率，在室温下静置20天；
c、待步骤b中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，得到籽晶；
d、选择步骤c中质量较好的籽晶，将其悬挂于步骤b制得的混合溶液中，在室温下静置生长30天，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例21
按反应式：4Ba(BF4)2+13B2O3+19H2O→2Ba2B13O19(OH)5·5H2O+8BF3+8HF，采用非线性光学法生长Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体：
a，将Ba(BF4)2，B2O3按摩尔比4:13混合均匀，放入洗干净的玻璃容器中，加入100mL去离子水，然后超声波处理使充分混合溶解，用Ba(OH)2调节pH值为8-11，用滤纸过滤，得到混合溶液；
b，将步骤a得到的混合溶液置于干净的玻璃容器中，用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节水溶液中水的蒸发速率，在室温下静置5天；
c、待步骤b中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，得到籽晶；
d、选择步骤c中质量较好的籽晶，将其悬挂于步骤b制得的混合溶液中，在室温下静置生长10天，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
实施例22
将实施例8-21所得的任意Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体按相匹配方向加工，按附图3所示安置在3的位置上，在室温下，用调Q-Nd:YAG激光器作光源，入射波长为1064nm，由调Q-Nd:YAG激光器1发出波长为1064nm的红外光束2射入Ba2B13O19(OH)5·5H2O单晶3，产生波长为532nm的绿色倍频光，输出强度约为同等条件KDP的1.0倍。
Claims (7)
1.一种化合物五水合五羟基十三硼酸钡，其特征在于该化合物的化学式为Ba2B13O19(OH)5·5H2O，分子量为894.33，采用水热法制成。
2.一种如权利要求1所述的化合物五水合五羟基十三硼酸钡的制备方法，其特征在于采用水热法制备，具体操作按下列步骤进行：
所述水热法法制备化合物五水合五羟基十三硼酸钡：
将含Ba化合物和含B化合物按摩尔比Ba:B=2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以10-60 ℃/h升温至150-220℃，恒温24-120小时，再以1-50℃/h的速率降温至室温，即得到化合物Ba2B13O19(OH)5·5H2O，所述含Ba化合物为BaF2、Ba(OH)2、BaCO3、Ba(NO3)2、BaSO3、Ba(BF4)2或Ba(HCO3)2；含B化合物为H3BO3或B2O3。
3.一种五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为Ba2B13O19(OH)5·5H2O，分子量为894.33，属于三斜晶系，空间群为P1，晶胞参数为a =7.5929(4)Å，b = 8.0892(4) Å，c = 10.0221(5) Å，α= 89.943(2) °，β= 72.402(2) °，γ=81.196(2) °，单胞体积为579.17(5) Å3。
4.一种如权利要求3所述的五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的制备方法，其特征在于采用水热法或室温溶液法生长晶体；
所述水热法生长五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：
将含Ba化合物和含B化合物按摩尔比Ba:B=2:13混合均匀，装入水热釜中，置于恒温烘箱中，以10-60 ℃/h升温至150-220℃，恒温24-120小时，再以1-50℃/h的速率降温至室温，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体，所述含Ba化合物为BaF2、Ba(OH)2、BaCO3、Ba(NO3)2、BaSO3、Ba(BF4)2或Ba(HCO3)2；含B化合物为H3BO3或B2O3；
所述室温溶液法生长五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体的具体操作按下列步骤进行：
a，将含Ba化合物和含B化合物按摩尔比Ba:B=2:13混合均匀，放入洗干净的玻璃容器中，加入20-100 mL去离子水，然后超声波处理使充分混合溶解，用Ba(OH)2调节pH值为8-11，用滤纸过滤，得到混合溶液，所述含Ba化合物为BaF2、Ba(OH)2、BaCO3、Ba(NO3)2、Ba(BF4)2、BaSO3或Ba(HCO3)2；含B化合物为H3BO3或B2O3；
b，将步骤a得到的混合溶液置于干净的玻璃容器中，用称量纸封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节水溶液中水的蒸发速率，在室温下静置5-20天；
c、待步骤b中的溶液在容器底部长出晶体颗粒，直至晶体颗粒大小不再明显变化，得到籽晶；
d、选择步骤c中质量较好的籽晶，将其悬挂于步骤b制得的混合溶液中，在室温下静置生长10-30天，即得到Ba2B13O19(OH)5·5H2O非线性光学晶体。
5.一种如权利要求3所述的五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体在制备Nd: YAG激光器所输出的1064 nm的基频光进行2倍频或3倍频的谐波光输出的用途。
6.一种如权利要求3所述的五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体在制备产生300-600nm的紫外倍频光输出中的用途。
7.一种如权利要求3所述的五水合五羟基十三硼酸钡非线性光学晶体在制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器中的用途。
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