[发明专利]一种水合十一硼酸二锶单晶的水热生长方法

说明书

技术领域

本发明属于光电材料领域中非线性光学晶体的制备方法，特别涉及一种人工合成水合十 一硼酸二锶单晶的水热生长方法。

背景技术

随着非线性光学的深入研究和新型材料的不断发展，使得非线性光学晶体材料在固体激 光技术、红外技术、图象处理、光信号处理及光计算等众多领域都具有极为重要的作用和巨 大的潜在应用。正是由于非线性光学晶体有着如此广阔的应用前景以及这些应用可能带来的 光电子技术领域的重大突破，所以寻找性能优异的新型非线性光学晶体成为了功能材料研究 中的一个热点。硼酸盐晶体是研究和应用最为广泛的一类非线性光学晶体。

天然产出的硼和氧的化合物，多数硼酸盐矿物是稀有的，也有一些能形成大型矿床供工 业开采。至今发现的硼矿物有两百多种，在我国，硼酸盐矿物主要分布在西藏、青海等高温 水热区(地热区)。例如，在西藏南部高温水热区地热流体富硼，硼酸盐矿物有硼砂、三方硼 砂、章氏硼镁石、贫水硼砂、多水硼镁石和多硼钙镁石，且常于其他盐类矿物共生。在青藏 高原盐湖中已经发现的十二种硼酸盐矿物中，有三种就是水合硼酸钙矿物：板硼石 (2CaO·3B₂O₃·13H₂O)、钠硼解石(Na₂O·2CaO·5B₂O₃·16H₂O)和水方硼石 (CaO·MgO·3B₂O₃·6H₂O)。

1968年，前苏联的Gandymov等人解出了天然水合十一硼酸二锶单晶的晶体结构，同时， 美国的Clark和Christ等人也对天然水合十一硼酸二锶单晶的结构进行了详细研究，他们研 究所采用的水合十一硼酸二锶都来自天然矿床。已探明的水合十一硼酸二锶矿主要分布于美 国、加拿大、哈萨克斯坦、土耳其，其中较大尺寸的水合十一硼酸二锶晶体来自土耳其。至 今，涉及水合十一硼酸二锶的研究报道都是选用天然的水硼锶石矿床中的天然的水合十一硼 酸二锶单晶。

水合十一硼酸二锶，其分子式为Sr₂[B₅O₈(OH)]₂·B(OH)₃·nH₂O(n＝1-3)或 Sr₂B₁₁O₁₆(OH)₅·nH₂O(n＝1-3)，属单斜晶系，折射率为n_α＝1.551，n_β＝1.553，n_γ＝1.620，最大 双折射δ＝0.069，粉末倍频系数d_eff≈1.0(KDP)。申请人之一曾对水合十一硼酸二锶的倍频 系数进行了理论计算，计算得到d₃₁＝0.6011×10^-9，d₃₂＝1.1776×10^-9，d₃₃＝0.4684×10^-9，d₁₄＝0.1264×10^-9，与KDP相当，其中d₃₂略大。因此，水合十一硼酸二锶是一种潜在的非线性 光学晶体。

至今未见人工合成出水合十一硼酸二锶晶体的报道，也未见该种晶体生长方法研究和应 用的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水合十一硼酸二锶单晶的水热生长方法，该方法选用锶盐和 含硼化合物为原料，用矿化剂溶液或纯水为溶介，通过锶盐与含硼化合物在水热介质中的溶 解、水合和结晶形成水合十一硼酸二锶单晶；该方法由于生长温度为200℃-300℃，操作条 件容易实现；可获得长度超过2.0mm且物相单一的非线性光学晶体水合十一硼酸二锶单晶， 而且所使用的原料皆可在市场获得，价格便宜。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的水合十一硼酸二锶单晶的水热生长方法，其为：选用锶盐和含硼化合物为 原料，利用矿化剂溶液或纯水为溶介，通过锶盐与含硼化合物在水热介质中的溶解、水合和 结晶形成水合十一硼酸二锶单晶；

其具体步骤如下：