CN115924956B - 化合物羟基氟化硼酸铷和羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体及制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种化合物羟基氟化硼酸铷和羟基氟化硼酸铷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Rb2B3O3F4(OH)，分子量为344.38，采用水热法或室温溶液法制成，所述晶体化学式为Rb2B3O3F4(OH)，分子量为344.38，属于正交晶系，空间群为Ama2，晶胞参数为a=27.247(10)Å，b=23.042(9)Å，c=7.617(3)Å，α=90°，β=90°，γ=90°，单胞体积为4782.4(3)Å3,采用水热法或室温溶液法生长晶体，通过该方法获得的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体，紫外截止边低于200 nm，物化性能稳定，可作为短波长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羟基氟化硼酸铷及羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体及制备方法和用途。
背景技术
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包括我国科学家发明的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。
发明内容
本发明目的在于，提供一种化合物羟基氟化硼酸铷，该化合物的化学式为Rb2B3O3F4(OH)，分子量为344.38，采用水热法或室温溶液法制备。
本发明的另一个目的在于，提供羟基氟化硼酸铷Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体，该晶体的化学式为Rb2B3O3F4(OH)，分子量为344.38。其晶体结构属于正交晶系，空间群为Ama2，晶胞参数为α＝90，β＝90，γ＝90，单胞体积为/>
本发明又一个目的在于提供羟基氟化硼酸铷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。
本发明再一个目的是提供羟基氟化硼酸铷Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体的用途。
本发明所述的一种化合物羟基氟化硼酸铷，该化合物的化学式为Rb2B3O3F4(OH)，分子量为344.38，采用水热法或室温溶液法制成。
所述的化合物羟基氟化硼酸铷的制备方法，采用水热法或室温溶液法制备，具体操作按下列步骤进行：
所述水热合成法制备化合物羟基氟化硼酸铷：
a、按摩尔比Rb∶B∶F＝2∶3∶4将含Rb化合物、含B化合物和含F化合物混合均匀，加入0-8mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，所述含Rb化合物为RbHF2、Rb2CO3、RbHCO3或RbF，含B化合物为H3BO3或HBO2，含F化合物为RbHF2、HF或RbF；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将水热反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的水热反应釜放置在恒温箱内，以10-30℃/h的速率升温至150-220℃，恒温1-3天，再以1-10℃/h的降温速率降至室温；
d、打开水热反应釜，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯内衬中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)；
所述室温溶液法制备化合物羟基氟化硼酸铷，具体操作按下列步骤进行：
a、按摩尔比Rb∶B∶F＝2∶3∶4将含Rb化合物、含B化合物和含F化合物混合均匀，加入5-30mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，所述含Rb化合物为RbHF2、Rb2CO3、RbHCO3或RbF，含B化合物为H3BO3或HBO2，含F化合物为RbHF2、HF或RbF；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为50-250mL的聚四氟乙烯烧杯中，进行超声波处理，使其充分混合溶解，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待反应结束，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯烧杯中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)。
一种羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体，该晶体的化学式为Rb2B3O3F4(OH)，分子量为344.38，晶体属正交晶系，空间群Ama2，晶胞参数为 α＝90，β＝90，γ＝90，Z＝24，/>采用水热法或室温溶液法生长晶体。
所述的羟基氟化硼酸铷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：
所述水热法生长羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将含Rb化合物、含B化合物、含F化合物加入体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入20-65mL水，搅拌混合均匀，得到混合液；所述含Rb化合物为RbHF2、Rb2CO3、RbHCO3或RbF，含B化合物为H3BO3或HBO2，含F化合物为RbHF2、HF或RbF；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以10-30℃/h的速率升温至150-220℃，恒温2-5天，再以1-3℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，无色的澄清溶液中获得毫米级的大尺寸羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体；
所述室温溶液法生长羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将含Rb化合物、含B化合物、含F化合物加入体积为100-300mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入40-100mL水，搅拌混合均匀，得到混合液；所述含Rb化合物为RbHF2、Rb2CO3、RbHCO3或RbF，含B化合物为H3BO3或HBO2，含F化合物为RbHF2、HF或RbF；
b、将步骤a中的混合溶液进行超声波处理，用定性滤纸过滤，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待生长结束，即得到尺寸为毫米级的羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体。
所述的羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体在制备多波段的倍频器件或光学元件中的用途。
所述的羟基氟化硼酸铷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倍频的谐波光输出的用途。
所述的羟基氟化硼酸铷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。
本发明所述的化合物羟基氟化硼酸铷及羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体及制备方法和用途，其中，所述方法中容器为聚四氟乙烯烧杯，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。使用容器前，须先用酸将容器清洗干净，再用去离子水润洗，晾干。
所用的电阻炉为马弗炉或干燥箱。
采用本发明所述的羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体的制备方法，通过该方法获得的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体，无明显层状生长习性，使用大尺寸容器，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Rb2B3O3F4(OH)，在该Rb2B3O3F4(OH)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。
附图说明
图1为本发明化合物Rb2B3O3F4(OH)的粉末XRD谱图，谱图与理论XRD图谱一致，证明了化合物Rb2B3O3F4(OH)的存在；
图2为本发明Rb2B3O3F4(OH)晶体的结构图；
图3为本发明Rb2B3O3F4(OH)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Rb2B3O3F4(OH)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：2RbHF2+3H3BO3→Rb2B3O3F4(OH)+5H2O，采用水热法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3将RbHF2与H3BO3混合均匀，加入1mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将水热反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的水热反应釜放置在恒温箱内，以10℃/h的速率升温至220℃，恒温1天，再以1℃/h的降温速率降至室温；
d、打开水热反应釜，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯内衬中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)；
实施例2
制备化合物：
按反应式：Rb2CO3+3H3BO3+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+6H2O+CO2，采用水热法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比1∶3∶4将Rb2CO3、H3BO3、HF混合均匀，加入2mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将水热反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的水热反应釜放置在恒温箱内，以15℃/h的速率升温至150℃，恒温2天，再以5℃/h的降温速率降至室温；
d、打开水热反应釜，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯内衬中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)；
实施例3
制备化合物：
按反应式：2RbF+3H3BO3+2HF→Rb2B3O3F4(OH)+5H2O，采用水热法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3∶2将RbF、H3BO3、HF混合均匀，加入3mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将水热反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的水热反应釜放置在恒温箱内，以20℃/h的速率升温至180℃，恒温3天，再以8℃/h的降温速率降至室温；
d、打开水热反应釜，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯内衬中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)；
实施例4
制备化合物：
按反应式：2RbHF2+3HBO2→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用水热法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3将RbHF2、HBO2混合均匀，加入4mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将水热反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的水热反应釜放置在恒温箱内，以30℃/h的速率升温至210℃，恒温3天，再以10℃/h的降温速率降至室温；
d、打开水热反应釜，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯内衬中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)；
实施例5
制备化合物：
按反应式：Rb2CO3+3HBO2+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+3H2O+CO2，采用水热法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比1∶3∶4将Rb2CO3、HBO2、HF混合均匀，加入5mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将水热反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的水热反应釜放置在恒温箱内，以30℃/h的速率升温至220℃，恒温3天，再以6℃/h的降温速率降至室温；
d、打开水热反应釜，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯内衬中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)；
实施例6
制备化合物：
按反应式：2RbF+3HBO2+2HF→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用水热法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3∶2将RbF、HBO2、HF混合均匀，加入6mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将水热反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的水热反应釜放置在恒温箱内，以25℃/h的速率升温至200℃，恒温1天，再以7℃/h的降温速率降至室温；
d、打开水热反应釜，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯内衬中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)；
实施例7
制备化合物：
按反应式：2RbHCO3+3H3BO3+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+7H2O，采用水热法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3∶4将RbHCO3、H3BO3、HF混合均匀，加入7mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将水热反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的水热反应釜放置在恒温箱内，以25℃/h的速率升温至180℃，恒温1天，再以8℃/h的降温速率降至室温；
d、打开水热反应釜，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯内衬中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)；
实施例8
制备化合物：
按反应式：2RbHCO3+3HBO2+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用水热法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3∶4将RbHCO3、HBO2、HF混合均匀，加入8mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将水热反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的水热反应釜放置在恒温箱内，以25℃/h的速率升温至190℃，恒温1天，再以10℃/h的降温速率降至室温；
d、打开水热反应釜，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯内衬中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)；
实施例9
制备化合物：
按反应式：2RbHF2+3H3BO3→Rb2B3O3F4(OH)+5H2O，采用室温溶液法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3将RbHF2、H3BO3混合均匀，加入5mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为50mL的聚四氟乙烯烧杯中，进行超声波处理，使其充分混合溶解，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待反应结束，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯烧杯中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)。
实施例10
制备化合物：
按反应式：Rb2CO3+3H3BO3+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+6H2O+CO2，采用室温溶液法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比1∶3∶4将Rb2CO3、H3BO3、HF混合均匀，加入10mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中，进行超声波处理，使其充分混合溶解，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待反应结束，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯烧杯中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)。
实施例11
制备化合物：
按反应式：2RbF+3H3BO3+2HF→Rb2B3O3F4(OH)+5H2O，采用室温溶液法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3∶2将RbF、H3BO3、HF混合均匀，加入15mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为150mL的聚四氟乙烯烧杯中，进行超声波处理，使其充分混合溶解，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待反应结束，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯烧杯中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)。
实施例12
制备化合物：
按反应式：2RbHF2+3HBO2→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用室温溶液法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3将RbHF2、HBO2混合均匀，加入20mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为200mL的聚四氟乙烯烧杯中，进行超声波处理，使其充分混合溶解，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待反应结束，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯烧杯中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)。
实施例13
制备化合物：
按反应式：Rb2CO3+3HBO2+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+3H2O+CO2，采用室温溶液法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比1∶3∶4将Rb2CO3、HBO2、HF混合均匀，加入25mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为250mL的聚四氟乙烯烧杯中，进行超声波处理，使其充分混合溶解，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待反应结束，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯烧杯中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)。
实施例14
制备化合物：
按反应式：2RbF+3HBO2+2HF→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用室温溶液法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3∶2将RbF、HBO2、HF混合均匀，加入30mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为200mL的聚四氟乙烯烧杯中，进行超声波处理，使其充分混合溶解，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待反应结束，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯烧杯中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)。
实施例15
制备化合物：
按反应式：2RbHCO3+3H3BO3+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+7H2O，采用室温溶液法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3∶4将RbHCO3、H3BO3、HF混合均匀，加入20mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为200mL的聚四氟乙烯烧杯中，进行超声波处理，使其充分混合溶解，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待反应结束，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯烧杯中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)。
实施例16
制备化合物：
按反应式：2RbHCO3+3HBO2+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用室温溶液法合成化合物Rb2B3O3F4(OH)：
a、按摩尔比2∶3∶4将RbHCO3、HBO2、HF混合均匀，加入25mL去离子水使其充分混合溶解，得到混合液，
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为200mL的聚四氟乙烯烧杯中，进行超声波处理，使其充分混合溶解，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待反应结束，以去离子水快速清洗聚四氟乙烯烧杯中的产物，室温下晾干，即得到化合物Rb2B3O3F4(OH)。
实施例17
按化学反应方程式:2RbHF2+3H3BO3→Rb2B3O3F4(OH)+5H2O，采用水热法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体：
a、按摩尔比2∶3将RbHF2和H3BO3在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入20mL水，得到混合液；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以10℃/h的速率升温至220℃，恒温2天，再以1℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，溶液中获得Φ2mm×1.5mm×0.3mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例18
按化学反应方程式:Rb2CO3+3H3BO3+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+6H2O+CO2，采用水热法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体：
a、按摩尔比1∶3∶4将Rb2CO3、H3BO3、HF在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入30mL水，得到混合液；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以10℃/h的速率升温至200℃，恒温2天，再以1℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，溶液中获得Φ1.1mm×0.8mm×0.5mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例19
按化学反应方程式:2RbF+3H3BO3+2HF→Rb2B3O3F4(OH)+5H2O，采用水热法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体：
a、按摩尔比2∶3∶2将RbF、H3BO3、HF在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入40mL水，得到混合液；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以15℃/h的速率升温至160℃，恒温2天，再以1℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，溶液中获得Φ1.4mm×1.1mm×0.6mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例20
按化学反应方程式:2RbHF2+3HBO2→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用水热法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体：
a、按摩尔比2∶3将RbHF2、HBO2在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入50mL水，得到混合液；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以18℃/h的速率升温至200℃，恒温3天，再以2℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，获得Φ0.4mm×0.3mm×0.2mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例21
按化学反应方程式:Rb2CO3+3HBO2+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+3H2O+CO2，采用水热法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体：
a、按摩尔比1∶3∶4将Rb2CO3、HBO2、HF在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入55mL水，得到混合液；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为50mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以20℃/h的速率升温至220℃，恒温4天，再以3℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，获得Φ1mm×0.7mm×0.6mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例22
按化学反应方程式:2RbF+3HBO2+2HF→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用水热法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比2∶3∶2将RbF、HBO2、HF在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入60mL水；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以13℃/h的速率升温至170℃，恒温5天，再以2℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，获得Φ0.7mm×0.4mm×0.4mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例23
按化学反应方程式:2RbHCO3+3H3BO3+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+7H2O，采用水热法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比2∶3∶4将RbHCO3、H3BO3、HF在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入65mL水；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以13℃/h的速率升温至190℃，恒温5天，再以3℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，获得Φ0.8mm×0.6mm×0.6mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例24
按化学反应方程式:2RbHCO3+3HBO2+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用水热法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比2∶3∶4将RbHCO3、HBO2、HF在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入55mL水；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以13℃/h的速率升温至210℃，恒温5天，再以2℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，获得Φ0.9mm×0.5mm×0.4mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例25
按化学反应方程式:2RbHF2+3H3BO3→Rb2B3O3F4(OH)+5H2O，采用室温溶液法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比2∶3将RbHF2、H3BO3在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入40mL水，得到混合液；
b、超声波处理步骤a中的混合溶液使其充分混合溶解，用定性滤纸过滤，获得澄清溶液，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，Rb2B3O3F4(OH)晶体析出并逐渐长大，待生长结束，即得到尺寸为Φ1.5mm×1.4mm×0.9mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例26
按化学反应方程式:Rb2CO3+3H3BO3+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+6H2O+CO2，采用室温溶液法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比1∶3∶4将Rb2CO3、H3BO3、HF在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入50mL水，得到混合液；
b、超声波处理步骤a中的混合溶液使其充分混合溶解，用定性滤纸过滤，获得澄清溶液，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，Rb2B3O3F4(OH)晶体析出并逐渐长大，待生长结束，即得到尺寸为Φ1mm×0.7mm×0.4mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例27
按化学反应方程式:2RbF+3H3BO3+2HF→Rb2B3O3F4(OH)+5H2O，采用室温溶液法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比2∶3∶2将RbF、H3BO3、HF在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入60mL水，得到混合液；
b、超声波处理步骤a中的混合溶液使其充分混合溶解，用定性滤纸过滤，获得澄清溶液，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，Rb2B3O3F4(OH)晶体析出并逐渐长大，待生长结束，即得到尺寸为Φ1.3mm×1.3mm×0.6mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例28
按化学反应方程式:2RbHF2+3HBO2→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用室温溶液法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比2∶3将RbHF2、HBO2在体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入70mL水，得到混合液；
b、超声波处理步骤a中的混合溶液使其充分混合溶解，用定性滤纸过滤，获得澄清溶液，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，Rb2B3O3F4(OH)晶体析出并逐渐长大，待生长结束，即得到尺寸为Φ1mm×0.7mm×0.5mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例29
按化学反应方程式:Rb2CO3+3HBO2+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+3H2O+CO2，采用室温溶液法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比1∶3∶4将Rb2CO3、HBO2、HF在体积为200mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入80mL水，得到混合液；
b、超声波处理步骤a中的混合溶液使其充分混合溶解，用定性滤纸过滤，获得澄清溶液，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，Rb2B3O3F4(OH)晶体析出并逐渐长大，待生长结束，即得到尺寸为Φ0.9mm×0.7mm×0.7mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例30
按化学反应方程式:2RbF+3HBO2+2HF→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用室温溶液法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比2∶3∶2将RbF、HBO2、HF在体积为300mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入100mL水，得到混合液；
b、超声波处理步骤a中的混合溶液使其充分混合溶解，用定性滤纸过滤，获得澄清溶液，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，Rb2B3O3F4(OH)晶体析出并逐渐长大，待生长结束，即得到尺寸为Φ1mm×0.7mm×0.7mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例31
按化学反应方程式:2RbHCO3+3H3BO3+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+7H2O，采用室温溶液法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比2∶3∶4将RbHCO3、H3BO3、HF在体积为250mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入75mL水，得到混合液；
b、超声波处理步骤a中的混合溶液使其充分混合溶解，用定性滤纸过滤，获得澄清溶液，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，Rb2B3O3F4(OH)晶体析出并逐渐长大，待生长结束，即得到尺寸为Φ1.2mm×0.6mm×0.4mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例32
按化学反应方程式:2RbHCO3+3HBO2+4HF→Rb2B3O3F4(OH)+2H2O，采用室温溶液法生长Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体:
a、按摩尔比2∶3∶4将RbHCO3、HBO2、HF在体积为150mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入55mL水，得到混合液；
b、超声波处理步骤a中的混合溶液使其充分混合溶解，用定性滤纸过滤，获得澄清溶液，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，Rb2B3O3F4(OH)晶体析出并逐渐长大，待生长结束，即得到尺寸为Φ0.8mm×0.6mm×0.6mm的Rb2B3O3F4(OH)非线性光学晶体。
实施例33
将实施例17-32所得的任意Rb2B3O3F4(OH)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QNd:YAG激光器1发出波长为1064nm的红外光束2射入Rb2B3O3F4(OH)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0.1倍。
Claims (5)
1.一种羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为Rb2B3O3F4(OH)，分子量为344.38，晶体属正交晶系，空间群Ama2，晶胞参数为a =27.247 (10) Å，b =23.042(9) Å，c = 7.617(3) Å，α = 90，β = 90，γ =90，Z = 24，V = 4782.4(3) Å3，采用水热法或室温溶液法生长晶体。
2.一种如权利要求1所述的羟基氟化硼酸铷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：
所述水热法生长羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将含Rb化合物、含B化合物、含F化合物加入体积为100mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入20-65mL水，搅拌混合均匀，得到混合液；所述含Rb化合物为RbHF2、Rb2CO3、RbHCO3或RbF，含B化合物为H3BO3或HBO2，含F化合物为RbHF2、HF或RbF；
b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为100mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并将反应釜的口旋紧密封；
c、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以10-30℃/h的速率升温至150-220℃，恒温2-5天，再以1-3℃/h的降温速率降至室温；
d、打开高压反应釜，无色的澄清溶液中获得毫米级的大尺寸羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体；
所述室温溶液法生长羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将含Rb化合物、含B化合物、含F化合物加入体积为100-300mL的聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入40-100mL水，搅拌混合均匀，得到混合液；所述含Rb化合物为RbHF2、 Rb2CO3、RbHCO3 或RbF，含B化合物为H3BO3或HBO2，含F化合物为RbHF2、HF或RbF；
b、将步骤a中的混合溶液进行超声波处理，用定性滤纸过滤，再用聚氯乙烯薄膜封口，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溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待生长结束，即得到尺寸为毫米级的羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体。
3.一种权利要求1所述的羟基氟化硼酸铷非线性光学晶体在制备多波段的倍频器件或光学元件中的用途。
4.根据权利要求1所述的羟基氟化硼酸铷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倍频的谐波光输出的用途。
5.根据权利要求1所述的羟基氟化硼酸铷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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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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