CN114808125B - 化合物九羟基三氯七硼酸三铷和九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体及制备方法和用途 - Google Patents

化合物九羟基三氯七硼酸三铷和九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体及制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种化合物九羟基三氯七硼酸三铷和九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体及制备方法和应用，该化合物的分子式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3，分子量为687.50，采用温和的溶剂蒸发法制成。该晶体化学式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3，分子量为687.50，属于六方晶系，空间群是P63 /m，晶胞参数a=13.7234(9)Å，b=13.7234(9)Å，c=6.5167(5)Å，V=1062.87(16)Å3，Z=2，采用室温溶液法或水热法生长晶体，该晶体紫外透过截止边为180 nm，双折射率约为0.120（532 nm）。本发明所述的九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体机械硬度适中，易于生长、切割、抛光加工和保存；具有较大的双折射率；在光学和通讯领域有重要应用，可用于制作偏振分束棱镜，相位延迟器件和电光调制器件等。

Description

化合物九羟基三氯七硼酸三铷和九羟基三氯七硼酸三铷双折 射晶体及制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种化合物九羟基三氯七硼酸三铷和九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体及制备方法和用途，特别是一种用于可见光-深紫外波段的分子式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3的九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体。
背景技术
双折射是指一束光投射到晶体表面上产生两束折射光的现象，产生这种现象的根本原因是在于晶体材料的各向异性。光在光性非均质体均质体(如立方系以外的晶体)中传播时，除了个别特殊的方向(沿光轴方向)外，会改变其振动特点，分解为两个电场矢量振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两束偏振光，这种现象称为双折射，这样的晶体称为双折射晶体。晶体的双折射性质是光电功能材料晶体的重要光学性能参数，利用双折射晶体的特性可以得到线偏振光，实现对光束的位移等，从而使得双折射晶体成为制作光隔离器、环形器、光束位移器、光学起偏器和光学调制器等光学元件的关键材料。
常用的双折射材料主要有方解石晶体、金红石晶体、LiNbO3晶体、YVO4晶体、α-BaB2O4晶体以及MgF2晶体等。以MgF2为例，它的透过范围为110-8500nm，它是一种应用于深紫外很好的晶体材料，但是它的双折射率太小，不适合用作制造格兰棱镜，只能用于洛匈棱镜，且光速分离角小，期间尺寸大，使用不便；石英晶体的双折射率也很小，存在同样的问题；YVO4晶体也是一种人工制备的双折射晶体，而且由于YVO4熔点高，必须使用铱坩埚进行提拉生长，且生长的气氛为弱氧气氛，从而在生长时存在钇元素的变价问题，从而使得晶体的质量下降，不易获得高质量的晶体并且它的透过范围是400-5000nm，不能直接用于紫外区。以天然形式存在的方解石是应用都比较广泛的双折射晶体，但是杂质含量比较高，普通晶体只能使用350nm以上的波段，紫外光学级方解石晶体获得困难，其使用波段也无法达到深紫外区(<250nm)。金红石也主要以天然形式存在，人工合成比较困难，且尺寸较小，硬度大，难以加工。近年来报道了几种硼酸盐双折射晶体：高温相BaB2O4晶体的透过范围是189-3500nm，双折射率较大，但是该晶体存在相转移，易在晶体生长过程中开裂，影响了晶体的成品率和利用率。
随着社会的发展，人类对双折射晶体的需求越来越多，质量要求越来越高，因此，发现新的优秀的双折射光学晶体材料仍然是一个亟待解决的问题。
根据当前无机双折射晶体材料发展情况,对新型双折射晶体不仅要求具有大的双折射率,而且还要求它的综合性能参数好,同时易于生成优质大尺寸体块晶体,这就需要进行大量系统而深入的研究工作。探索高性能的双折射晶体材料是光电功能材料领域的重要课题之一，人们仍在不断探索以求发现性能更好的双折射晶体。
发明内容
本发明目的在于提供一种化合物九羟基三氯七硼酸三铷和九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体，该化合物的分子式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3，分子量为687.50，采用温和的溶剂蒸发法制成，该晶体的分子式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3，分子量为687.50，属于六方晶系，空间群是P63/m，晶胞参数 Z＝2。
本发明另一目的是提供化合物九羟基三氯七硼酸三铷和九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体的制备方法。
本发明的再一目的在于提供九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体的应用。
本发明所述的一种化合物九羟基三氯七硼酸三铷，该化合物的分子式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3，分子量为687.50，采用温和的溶剂蒸发法制成。
所述的化合物九羟基三氯七硼酸三铷的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：
按摩尔比Rb∶B＝3:7将纯度为99.9％的含铷化合物为氯化铷、氢氧化铷、氧化铷、碳酸铷、碳酸氢铷、硫酸铷或硝酸铷，纯度99.9％的含硼化合物为硼酸或氧化硼称取放入研钵中，加5-10mL去离子水仔细研磨，然后装入100mL的敞口玻璃烧杯或刚玉坩埚中，放入磁力加热搅拌器或水浴锅中，缓慢升温至80-100℃，恒温1-5小时，待样品干燥后取出，并充分研磨，即得九羟基三氯七硼酸三铷化合物单相多晶粉末，放入研钵中研磨进行X射线分析，所得X射线谱图与Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3单晶结构得到的X射线谱图是一致的。
一种九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体，该晶体分子式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3，分子量为687.50，属于六方晶系，空间群是P63/m，晶胞参数 Z＝2。
所述九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体的制备方法，采用室温溶液法或水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
所述室温溶液法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将含Rb化合物,含B化合物称取放入1000mL的玻璃烧瓶中，加入500mL的去离子水，然后超声波处理5-60分钟，使其充分混合溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值1-7，再用聚氯乙烯薄膜封口，并在薄膜封口扎20个小孔用于溶液中溶剂的挥发，并将玻璃烧瓶放入水浴育晶装置中，得到混合溶液，所述含Rb化合物为RbCl、RbOH、Rb2O、Rb2CO3、RbHCO3、Rb2SO4或RbNO3，含B化合物为H3BO3或B2O3；
b、制备籽晶：将步骤a得到的混合溶液保持在温度80-90℃恒温，等待溶剂挥发，自发结晶获得籽晶；
c、在化合物溶液中生长晶体：将步骤b得到的籽晶固定在籽晶杆上，将籽晶放入水浴育晶装置中的玻璃烧瓶中，使籽晶浸入溶液中，保持恒温，再以0-100rpm转速旋转籽晶杆；
d、待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离液面，并以1-10℃/h速率降至室温，然后将晶体从水浴育晶装置中取出，即得到Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体；
所述水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将含Rb化合物,含B化合物称取并混合均匀，装入干净、无污染的体积为100mL的水热釜中，加入5-25mL去离子水至溶质溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值1-7；
b、将反应釜旋紧密封，放到干燥箱中，以10-30℃/h的速率升温至100-220℃，恒温10-48小时，然后以1-5℃/h的速率降至25℃，打开水热釜，即获得Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3晶体。
所述九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体在制备光隔离器、环形器、光束位移器、光学起偏器或光学调制器中的用途。
所述光学起偏器中为偏振分束棱镜。
所述偏振分束棱镜为格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜或洛匈棱镜。
本发明所述的化合物九羟基三氯七硼酸三铷和九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体的制备方法，采用温和的溶剂蒸发法合成化合物，采用室温溶液法或水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体，该化合物的化学反应式：
3RbCl+7H3BO3＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+6H2O；
3RbOH+7H3BO3+3HCl＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+9H2O；
3Rb2O+14H3BO3+6HCl＝2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+15H2O；
3Rb2CO3+14H3BO3+6HCl＝2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+15H2O+3CO2↑；
3RbHCO3+7H3BO3+3HCl＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+9H2O+CO2↑；
3Rb2SO4+14H3BO3+6HCl＝2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+12H2O+3H2SO4；
3RbNO3+7H3BO3+3HCl＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+6H2O+3HNO3。
本发明所述九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体，化学式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3，分子量为687.50，属于六方晶系，空间群是P63/m，晶胞参数 Z＝2，采用室温溶液法或水热法生长晶体，该晶体用于可见光-深紫外波段，其紫外透过截止边为180nm，双折射率约为0.120(532nm)。晶体易于生长、切割、抛光加工和保存；本发明所述的九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体机械硬度适中，具有较大的双折射率；能够用于制作格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜或光束分离偏振器等偏振分束棱镜，在光学和通讯领域有重要应用。
附图说明
图1Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3晶体粉末XRD曲线图；
图2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射率计算曲线图；
图3Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3晶体的结构图；
图4为本发明楔形双折射晶体偏振分束器示意图；
图5为用本发明方法生长的晶体制作光束位移器示意图；其中1为入射光，2为o光，3为e光，4为光轴，5为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3晶体，6透光方向，7光轴面。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
制备化合物：
按反应式：3RbCl+7H3BO3＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+6H2O合成化合物Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3：
按铷:硼的摩尔比3:7将RbCl和H3BO3称取放入研钵中，并加5mL去离子水仔细研磨，然后装入100mL的敞口玻璃烧杯中，放入磁力加热搅拌器中，缓慢升温至80℃，恒温1小时，待样品干燥后取出，并充分研磨，即得九羟基三氯七硼酸三铷化合物单相多晶粉末，放入研钵中研磨进行X射线分析，所得X射线谱图与Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3单晶结构得到的X射线谱图是一致的。
实施例2
制备化合物：
按反应式：3RbOH+7H3BO3+3HCl＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+9H2O合成化合物Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3：
按铷:硼:氯的摩尔比3:7:3将RbOH，H3BO3和HCl称取放入研钵中，并加5mL去离子水仔细研磨，然后装入100mL的刚玉坩埚中，放入磁力加热搅拌器中，缓慢升温至85℃，恒温1小时，待样品干燥后取出，并充分研磨，即得九羟基三氯七硼酸三铷化合物单相多晶粉末，放入研钵中研磨进行X射线分析，所得X射线谱图与Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3单晶结构得到的X射线谱图是一致的。
实施例3
制备化合物：
按反应式：3Rb2O+14H3BO3+6HCl＝2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+15H2O合成化合物Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3：
按铷:硼:氯的摩尔比3:7:3将Rb2O，H3BO3和HCl称取放入研钵中并加5mL去离子水仔细研磨，然后装入100mL的敞口玻璃烧杯中，放入水浴锅中，缓慢升温至80℃，恒温1.5小时，待样品干燥后取出，并充分研磨，即得九羟基三氯七硼酸三铷化合物单相多晶粉末，放入研钵中研磨进行X射线分析，所得X射线谱图与Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3单晶结构得到的X射线谱图是一致的。
实施例4
制备化合物：
按反应式：3Rb2CO3+14H3BO3+6HCl＝2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+15H2O+3CO2↑合成化合物Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3：
按铷:硼:氯的摩尔比3:7:3将Rb2CO3，H3BO3和HCl称取放入研钵中，并加5mL去离子水仔细研磨，然后装入100mL的刚玉坩埚中，放入水浴锅中，缓慢升温至90℃，恒温4小时，待样品干燥后取出，并充分研磨，即得九羟基三氯七硼酸三铷化合物单相多晶粉末，放入研钵中研磨进行X射线分析，所得X射线谱图与Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3单晶结构得到的X射线谱图是一致的。
实施例5
制备化合物：
按反应式：3RbHCO3+7H3BO3+3HCl＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+9H2O+CO2↑合成化合物Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3：
按铷:硼:氯的摩尔比3:7:3将RbHCO3，H3BO3和HCl称取放入研钵中，并加7mL去离子水仔细研磨，然后装入100mL的刚玉坩埚中，放入水浴锅中，缓慢升温至95℃，恒温3小时，待样品干燥后取出，并充分研磨，即得九羟基三氯七硼酸三铷化合物单相多晶粉末，放入研钵中研磨进行X射线分析，所得X射线谱图与Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3单晶结构得到的X射线谱图是一致的。
实施例6
制备化合物：
按反应式：3Rb2SO4+14H3BO3+6HCl＝2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+12H2O+3H2SO4合成化合物Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3：
按铷:硼:氯的摩尔比3:7:3将Rb2SO4，H3BO3和HCl称取放入研钵中，并加10mL去离子水仔细研磨，然后装入100mL的敞口玻璃烧杯中，放入水浴锅中，缓慢升温至100℃，恒温5小时，待样品干燥后取出，并充分研磨，即得九羟基三氯七硼酸三铷化合物单相多晶粉末，放入研钵中研磨进行X射线分析，所得X射线谱图与Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3单晶结构得到的X射线谱图是一致的。
实施例7
制备化合物：
按反应式：3RbNO3+7H3BO3+3HCl＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+6H2O+3HNO3合成化合物Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3：
按铷:硼:氯的摩尔比3:7:3将RbNO3，H3BO3和HCl称取放入研钵中，并加8mL去离子水仔细研磨，然后装入100mL的敞口玻璃烧杯中，放入水浴锅中，缓慢升温至85℃，恒温3.5小时，待样品干燥后取出，并充分研磨，即得九羟基三氯七硼酸三铷化合物单相多晶粉末，放入研钵中研磨进行X射线分析，所得X射线谱图与Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3单晶结构得到的X射线谱图是一致的。
实施例8
室温溶液法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
按反应式：3RbCl+7H3BO3＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+6H2O生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将RbCl和H3BO3称取放入1000mL的玻璃烧瓶中，加入500mL的去离子水，然后超声波处理5分钟，使其充分混合溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值1-3，再用聚氯乙烯薄膜封口，并在薄膜封口扎20个小孔用于溶液中溶剂的挥发,并将玻璃烧瓶放入水浴育晶装置中，得到混合溶液；
b、制备籽晶：将步骤a得到的混合溶液保持在温度85℃恒温，等待溶剂挥发，自发结晶获得籽晶；
c、在化合物溶液中生长晶体：将步骤b得到的籽晶固定在籽晶杆上，将籽晶放入水浴育晶装置中的玻璃烧瓶中，使籽晶浸入溶液中，保持恒温，再以10rpm转速旋转籽晶杆；
d、待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离液面，并以5℃/h速率降至室温，然后将晶体从水浴育晶装置中取出，即得到21mm×20mm×30mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例9
室温溶液法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
按反应式：3RbOH+7H3BO3+3HCl＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+9H2O生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将RbOH和H3BO3称取放入1000mL的玻璃烧瓶中，加入500mL的去离子水，然后超声波处理10分钟，使其充分混合溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值2-4，再用聚氯乙烯薄膜封口，并在薄膜封口扎20个小孔用于溶液中溶剂的挥发,并将玻璃烧瓶放入水浴育晶装置中，得到混合溶液；
b、制备籽晶：将步骤a得到的混合溶液保持在温度80℃恒温，等待溶剂挥发，自发结晶获得籽晶；
c、在化合物溶液中生长晶体：将步骤b得到的籽晶固定在籽晶杆上，将籽晶放入水浴育晶装置中的玻璃烧瓶中，使籽晶浸入溶液中，保持恒温，再以15rpm转速旋转籽晶杆；
d、待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离液面，并以2℃/h速率降至室温，然后将晶体从水浴育晶装置中取出，即得到22mm×20mm×23mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例10
室温溶液法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
按反应式：3Rb2O+14H3BO3+6HCl＝2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+15H2O生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将Rb2O和H3BO3称取放入1000mL的玻璃烧瓶中，加入500mL的去离子水，然后超声波处理15分钟，使其充分混合溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值4-6，再用聚氯乙烯薄膜封口，并在薄膜封口扎20个小孔用于溶液中溶剂的挥发,并将玻璃烧瓶放入水浴育晶装置中，得到混合溶液；
b、制备籽晶：将步骤a得到的混合溶液保持在温度90℃恒温，等待溶剂挥发，自发结晶获得籽晶；
c、在化合物溶液中生长晶体：将步骤b得到的籽晶固定在籽晶杆上，将籽晶放入水浴育晶装置中的玻璃烧瓶中，使籽晶浸入溶液中，保持恒温，再以20rpm转速旋转籽晶杆；
d、待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离液面，并以6℃/h速率降至室温，然后将晶体从水浴育晶装置中取出，即得到20mm×21mm×18mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例11
室温溶液法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
按反应式：3Rb2CO3+14H3BO3+6HCl＝2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+15H2O+3CO2↑生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将Rb2CO3和H3BO3称取放入1000mL的玻璃烧瓶中，加入500mL的去离子水，然后超声波处理20分钟，使其充分混合溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值5-7，再用聚氯乙烯薄膜封口，并在薄膜封口扎20个小孔用于溶液中溶剂的挥发,并将玻璃烧瓶放入水浴育晶装置中，得到混合溶液；
b、制备籽晶：将步骤a得到的混合溶液保持在温度85℃恒温，等待溶剂挥发，自发结晶获得籽晶；
c、在化合物溶液中生长晶体：将步骤b得到的籽晶固定在籽晶杆上，将籽晶放入水浴育晶装置中的玻璃烧瓶中，使籽晶浸入溶液中，保持恒温，再以30rpm转速旋转籽晶杆；
d、待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离液面，并以10℃/h速率降至室温，然后将晶体从水浴育晶装置中取出，即得到22mm×18mm×21mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例12
室温溶液法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
按反应式：3RbHCO3+7H3BO3+3HCl＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+9H2O+CO2↑生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、将RbHCO3和H3BO3按摩尔比Rb∶B＝3:7称取放入1000mL的玻璃烧瓶中，加入500mL的去离子水，然后超声波处理30分钟，使其充分混合溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值4-7，再用聚氯乙烯薄膜封口，并在薄膜封口扎20个小孔用于溶液中溶剂的挥发,并将玻璃烧瓶放入水浴育晶装置中，得到混合溶液。
b、制备九羟基三氯七硼酸三铷籽晶：将步骤a得到的混合溶液保持在温度85℃恒温，等待溶剂挥发，自发结晶获得籽晶；
c、在化合物溶液中生长晶体：将步骤b得到的籽晶固定在籽晶杆上，将籽晶放入水浴育晶装置中的玻璃烧瓶中，使籽晶浸入溶液中，保持恒温，再以25rpm转速旋转籽晶杆；
d、待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离液面，并以10℃/h速率降至室温，然后将晶体从水浴育晶装置中取出，即可得到21mm×17mm×19mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例13
室温溶液法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
按反应式：3Rb2SO4+14H3BO3+6HCl＝2Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+12H2O+3H2SO4生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将Rb2SO4和H3BO3称取放入1000mL的玻璃烧瓶中，加入500mL的去离子水，然后超声波处理50分钟，使其充分混合溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值4-6，再用聚氯乙烯薄膜封口，并在薄膜封口扎20个小孔用于溶液中溶剂的挥发,并将玻璃烧瓶放入水浴育晶装置中，得到混合溶液；
b、制备九羟基三氯七硼酸三铷籽晶：将步骤a得到的混合溶液保持在温度85℃恒温，等待溶剂挥发，自发结晶获得籽晶；
c、在化合物溶液中生长晶体：将步骤b得到的籽晶固定在籽晶杆上，将籽晶放入水浴育晶装置中的玻璃烧瓶中，使籽晶浸入溶液中，保持恒温，再以50rpm转速旋转籽晶杆；
d、待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离液面，并以3℃/h速率降至室温，然后将晶体从水浴育晶装置中取出，即得到19mm×20mm×17mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例14
室温溶液法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
按反应式：3RbNO3+7H3BO3+3HCl＝Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3+6H2O+3HNO3生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将RbNO3和H3BO3称取放入1000mL的玻璃烧瓶中，加入500mL的去离子水，然后超声波处理60分钟，使其充分混合溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值5-7，再用聚氯乙烯薄膜封口，并在薄膜封口扎20个小孔用于溶液中溶剂的挥发,并将玻璃烧瓶放入水浴育晶装置中，得到混合溶液；
b、制备籽晶：将步骤a得到的混合溶液保持在温度85℃恒温，等待溶剂挥发，自发结晶获得籽晶；
c、在化合物溶液中生长晶体：将步骤b得到的籽晶固定在籽晶杆上，将籽晶放入水浴育晶装置中的玻璃烧瓶中，使籽晶浸入溶液中，保持恒温，再以100rpm转速旋转籽晶杆；
d、待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离液面，并以1℃/h速率降至室温，然后将晶体从水浴育晶装置中取出，即得到23mm×17mm×16mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例15
水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将RbCl和H3BO3称取并混合均匀，装入干净、无污染的体积为100mL的水热釜中，加入5mL去离子水至溶质溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值4-6；
b、将反应釜旋紧密封，放到干燥箱中，以50℃/h的速率升温至130℃，恒温48小时，然后以1.5℃/h的速率降至25℃，打开水热釜，即获得9mm×7mm×5mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例16
水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将RbOH和H3BO3称取并混合均匀，装入干净、无污染的体积为100mL的水热釜中，加入10mL去离子水至溶质溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值3-5；
b、将反应釜旋紧密封，放到干燥箱中，以30℃/h的速率升温至160℃，恒温40小时，然后以1℃/h的速率降至25℃，打开水热釜，即获得8mm×9mm×4mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例17
水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将Rb2O和H3BO3称取并混合均匀，装入干净、无污染的体积为100mL的水热釜中，加入15mL去离子水至溶质溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值2-4；
b、将反应釜旋紧密封，放到干燥箱中，以20℃/h的速率升温至150℃，恒温36小时，然后以温度2℃/h的速率降至25℃，打开水热釜，即获得9mm×9mm×4mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例18
水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将Rb2CO3和H3BO3称取并混合均匀，装入干净、无污染的体积为100mL的水热釜中，加入20mL去离子水至溶质溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值5-7；
b、将反应釜旋紧密封，放到干燥箱中，以10℃/h的速率升温至170℃，恒温42小时，然后以4℃/h的速率降至25℃，打开水热釜，即获得11mm×7mm×5mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例19
水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将RbHCO3和H3BO3称取并混合均匀，装入干净、无污染的体积为100mL的水热釜中，加入25mL去离子水至溶质溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值4-7；
b、将反应釜旋紧密封，放到干燥箱中，以15℃/h的速率升温至180℃，恒温26小时，然后以5℃/h的速率降至25℃，打开水热釜，即获得11mm×14mm×3mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例20
水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将Rb2SO4和H3BO3称取并混合均匀，装入干净、无污染的体积为100mL的水热釜中，加入25mL去离子水至溶质溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值6-7；
b、将反应釜旋紧密封，放到干燥箱中，以30℃/h的速率升温至220℃，恒温18小时，然后以4℃/h的速率降至25℃，打开水热釜，即获得9mm×11mm×4mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例21
水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将RbNO3和H3BO3称取并混合均匀，装入干净、无污染的体积为100mL的水热釜中，加入25mL去离子水至溶质溶解，并加入浓度为37％的盐酸溶液，调节溶液pH值1-4；
b、将反应釜旋紧密封，放到干燥箱中，以15℃/h的速率升温至190℃，恒温28小时，然后以2.5℃/h的速率降至25℃，打开水热釜，即获得11mm×9mm×4mm的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体。
实施例22
将实施例8－21所得任意的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体，用于制备楔形双折射晶体偏振分束器，一个楔形的双折射晶体，光轴的取向如图4所示，一束自然光入射后经过晶体可以分成两束线偏振光，双折射率越大，两束光可以分开的越远，便于光束的分离。
实施例23
将实施例8－21所得的任意的Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3晶体，用于制备光束位移器，加工一个双折射晶体，令其光轴面与棱成一角度θ(如图5a所示)，当自然光垂直入射后，可以分成两束振动方向互相垂直的线偏振光(如图5b所示)，分别是o光和e光，双折率越大，两束光可以分开的越远，便于光束的分离。

Claims (7)

1.一种化合物九羟基三氯七硼酸三铷，其特征在于该化合物的分子式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3，分子量为687.50，采用温和的溶剂蒸发法制成。
2.根据权利要求1所述的化合物九羟基三氯七硼酸三铷的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：
按摩尔比Rb∶B＝3:7将纯度为99.9%的含铷化合物为氯化铷、氢氧化铷、氧化铷、碳酸铷、碳酸氢铷、硫酸铷或硝酸铷，纯度99.9%的含硼化合物为硼酸或氧化硼称取放入研钵中，加5-10 mL去离子水仔细研磨，然后装入100 mL的敞口玻璃烧杯或刚玉坩埚中，放入磁力加热搅拌器或水浴锅中，缓慢升温至80-100℃，恒温1-5小时，待样品干燥后取出，并充分研磨，即得九羟基三氯七硼酸三铷化合物单相多晶粉末，放入研钵中研磨进行X射线分析，所得X射线谱图与Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3单晶结构得到的X射线谱图是一致的。
3.一种九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体，其特征在于该晶体分子式为Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3，分子量为687.50，属于六方晶系，空间群是P63 /m，晶胞参数a = 13.7234(9) Å，b = 13.7234(9) Å，c = 6.5167(5) Å，V = 1062.87(16) Å3，Z=2。
4.根据权利要求3所述的九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体的制备方法，其特征在于采用室温溶液法或水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体：
所述室温溶液法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将含Rb化合物, 含B化合物称取放入1000mL的玻璃烧瓶中，加入500mL的去离子水，然后超声波处理5-60分钟，使其充分混合溶解，并加入浓度为37%的盐酸溶液，调节溶液pH值1-7，再用聚氯乙烯薄膜封口，并在薄膜封口扎20个小孔用于溶液中溶剂的挥发，并将玻璃烧瓶放入水浴育晶装置中，得到混合溶液，所述含Rb化合物为RbCl、RbOH、Rb2O、Rb2CO3、RbHCO3、Rb2SO4或RbNO3，含B化合物为H3BO3或B2O3；
b、制备籽晶：将步骤a得到的混合溶液保持在温度80-90℃恒温，等待溶剂挥发，自发结晶获得籽晶；
c、在化合物溶液中生长晶体：将步骤b得到的籽晶固定在籽晶杆上，将籽晶放入水浴育晶装置中的玻璃烧瓶中，使籽晶浸入溶液中，保持恒温，再以0-100rpm转速旋转籽晶杆；
d、待晶体生长到所需尺寸后，将晶体提离液面，并以1-10℃/h速率降至室温，然后将晶体从水浴育晶装置中取出，即得到Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3双折射晶体；
所述水热法生长九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B＝3:7将含Rb化合物, 含B化合物称取并混合均匀，装入干净、无污染的体积为100mL的水热釜中，加入5-25mL去离子水至溶质溶解，并加入浓度为37%的盐酸溶液，调节溶液pH值1-7；
b、将反应釜旋紧密封，放到干燥箱中，以10-30℃/h的速率升温至100-220℃，恒温10-48小时，然后以1-5℃/h的速率降至25℃，打开水热釜，即获得Rb3[B(OH)3][B3O3(OH)3]2Cl3晶体。
5.根据权利要求3所述的九羟基三氯七硼酸三铷双折射晶体在制备光隔离器、环形器、光束位移器、光学起偏器或光学调制器中的用途。
6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于光学起偏器中为偏振分束棱镜。
7.根据权利要求6所述的用途，其特征在于偏振分束棱镜为格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜或洛匈棱镜。
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