专利名称：大尺寸二羟基五硼酸锂晶体的制备方法
技术领域：
本发明涉及单晶的制备方法，特别是二羟基五硼酸锂(Li3B5O8(OH)2)单晶的制备方法。
背景技术：
1978年苏联的O. S. Bondareva等人在添加了 MnO的铜安瓿中，以B203、Li20、H20为原料，以ZnO为矿化剂，在250，350，450°C和1000个大气压的条件下，制备了二羟基五硼酸锂(Li3B5O8(OH)2)单晶。1992年，印度的K. BYRAPPA等人在O. S. Bondareva等人的工作基础上，绘制了ZnO-B2O3-Li2O-H2O体系在250，350，450°C的相图，并发现了该体系下获得二羟基五硼酸锂 较好的矿化剂甲酸(HCOOH)，同时获得了尺寸为15X15X12mm3的单晶。2010年，陕西师范大学的李平和刘志宏使用吡啶作为矿化剂，以H3BO3和Li2B4O7 · 3H20为原料，在温度170°C的条件下，合成了二羟基五硼酸锂单晶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大尺寸二羟基五硼酸锂晶体的制备方法，该方法采用水热法，通过程序降温或自然降温的方法即可得到大尺寸二羟基五硼酸锂晶体Li3B5O8(OH)2。该晶体生长过程具有操作简单，无需矿化剂、温度适中、生长速度快、生长周期短、成本低等优点，通过本发明所述方法获得的晶体尺寸为6-30 X 6-30 X 4-24mm3。本发明所述的大尺寸二羟基五硼酸锂晶体的制备方法，该晶体的分子式为Li3B5O8(OH)2,属于四方晶系，空间群为P4A2，分子量为236. 89，单胞参数为a = 6. 8346 k，c =14. 5417 A，具体操作按下列步骤进行a、将含锂化合物 Li2C03、Li2SO4, LiOH, LiN03、LiCl、LiCH3COO 或 LiClO4 与 H3BO3 或B2O3置于研钵中研磨，混合均匀，加入到体积为25-100mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，加入去离子水5-50mL，使其充分混合均匀，再加入Na0H、Li0H或KOH调节pH值8_11，其中Li+和BO/—的摩尔比I 1-5 ；b、将步骤a中混合物所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入相应的高压反应釜中，将反应爸活塞旋紧；C、将步骤c中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度20_60°C /h的升温速率升至温度120-200°C，恒温1-15天，再以温度4-50°C /h的速率降温或自然冷却至室温；d、打开高压反应釜，将清液滤去，即可得到大尺寸二羟基五硼酸锂透明晶体。步骤c将溶液放在干净无污染的高压反应釜中。本发明所述方法为水热法，即将起始原料按照一定比例混合后，在一定温度范围内通过密封的反应釜中高温高压反应，通过程序降温或恒温的方法即可得到大尺寸透明的二羟基五硼酸锂晶体。本发明所述的二羟基五硼酸锂晶体，其化学式为Li3B5O8(OH)2，采用水热法按下列化学反应式制备晶体(I) LiN03+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+N03_(2) LiCl+H3B03+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+Η20+0Γ(3) LiCH3C00+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+CH3C0(T(4) LiC104+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C104_(5) Li2C03+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C032_(6) Li2S04+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+S042_(7) LiN03+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+N03_ (8) LiCl+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+Η20+0Γ(9) LiCH3C00+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+CH3C0(T(10) LiC104+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C104_(11) Li2C03+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C032_(12) Li2S04+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+S042'本发明中原料为市售的试剂，通过本发明所述的方法获得的晶体透明，具有操作简单，无需矿化剂、温度适中、生长速度快、生长周期短、成本低等优点。
图I为本发明晶体图。
具体实施例方式实施例I :以化学反应式LiN03+H3B03+0!T+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+N03_ 制备二羟基五硼酸锂晶体，具体操作步骤如下a、将LiNO3与H3BO3加入到体积为25mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，再加入去离子水5mL，使其充分混合均匀，再加入LiOH调节pH 8，其中LiNO3与H3BO3摩尔比为1:1;b、将步骤a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入干净无污染的高压反应爸中，将反应爸活塞旋紧；C、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度20°C /h的升温速率升至120°C，恒温I天，再以温度4°C /h的降温速率冷却至室温；d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即可得到14X 14X IOmm3的二羟基五硼酸锂晶体透明晶体。实施例2 以化学反应式LiCH3C00+H3B03+0!T+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+CH3C0(T 制备二羟基五硼酸锂晶体a、将LiCH3COO与H3BO3加入到体积为35mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，再加入去离子水15mL，使其充分混合均匀，再加入NaOH调节pHIO，其中LiCH3COO与H3BO3的摩尔比为1:2;b、将步骤a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入干净无污染的高压反应爸中，将反应爸活塞旋紧；C、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度30°C /h的升温速率升至150°C，恒温5天，自然冷却至室温；d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即可得到lOXlOXSmm3的二羟基五硼酸锂透明晶体。实施例3 以化学反应式LiCl+B203+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+Cl_制备二羟基五硼酸锂晶体
a、将LiCl与B2O3加入到体积为50mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，再加入去离子水20mL，使其充分混合均匀，再加入LiOH调节pH值11，其中LiCl与B2O3的摩尔比 为 I : I ;b、将步骤a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入干净无污染的高压反应爸中，将反应爸活塞旋紧；C、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度35°C /h的升温速率升至140°C，恒温8天，再以温度15°C /h的降温速率冷却至室温；d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即可得到15X 15X 12mm3的二羟基五硼酸锂透明晶体。实施例4 以化学反应式LiC104+H3B03+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C104_ 制备二羟基五硼酸裡晶体a、将LiClO4与H3BO3加入到体积为65mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，再加入去离子水30mL，使其充分混合均匀，再加入KOH调节pH值9. 5，其中LiClO4与H3BO3的摩尔比为1:2;b、将步骤a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入干净无污染的高压反应爸中，将反应爸活塞旋紧；C、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度60°C /h的升温速率升至200°C，恒温15天，再以温度50°C /h的降温速率冷却至室温； d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即可得到25X 25X 20mm3的二羟基五硼酸锂透明晶体。实施例5 以化学反应式Li2C03+H3B03+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C032_ 制备二羟基五硼酸锂晶体a、将Li2CO3与H3BO3加入到体积为75mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，加入，再加入去离子水40mL，使其充分混合均匀，再加入KOH调节pH值9，其中Li2CO3与H3BO3的摩尔比为1:5;b、将步骤a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入干净无污染的高压反应爸中，将反应爸活塞旋紧；C、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度50°C /h的升温速率升至180°C，恒温10天，自然冷却至室温；
d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即可得到30X30X24mm3的二羟基五硼酸锂透明晶体。实施例6 以化学反应式Li2S04+B203+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+S042_ 制备二羟基五硼酸锂晶体a、将Li2SO4加入到体积为85mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，加入B2O3，再加入去离子水45mL，使其充分混合均匀，再加入KOH调节pH值10，其中Li2SO4与B2O3的摩尔比为1:2;b、将步骤a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入干净无污染的高压反应爸中，将反应爸活塞旋紧；
C、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度50°C /h的升温速率升至170°C，恒温12天，再以温度45°C /h的降温速率冷却至室温；d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即可得到18X 18X 14mm3的mm3的二羟基五硼酸锂透明晶体。实施例7 以化学反应式Li2S04+H3B03+0H-+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+S042_ 制备二羟基五硼酸裡晶体a、将Li2SO4与H3BO3加入到体积为IOOmL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，再加入去离子水50mL，使其充分混合均匀，再加入KOH调节pH值12，其中Li2SO4与H3BO3的摩尔比为I : 2. 5 ;b、将步骤a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入干净无污染的高压反应爸中，将反应爸活塞旋紧；C、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度60°C /h的升温速率升至200°C，恒温15天，再以温度50°C /h的降温速率冷却至室温；d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即可得到IOX IOXSmm3的二羟基五硼酸锂透明晶体。实施例8 以化学反应式 LiN03+B203+0!T+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+N031_ 制备晶体a、将LiNO3与B2O3加入到体积为50mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，再加入去离子水30mL，使其充分混合均匀，再加入NaOH调节pH值11，其中LiNO3与B2O3的摩尔比为 I : 2. 5 ;b、将步骤a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入干净无污染的高压反应爸中，将反应爸活塞旋紧；C、将步骤b中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度25°C /h的升温速率升至120°C，恒温3天，自然冷却至室温；d、打开高压反应釜，将含有晶体的溶液过滤，即可得到6X6X4mm3的二羟基五硼酸锂透明晶体。
权利要求
1.一种大尺寸二羟基五硼酸锂晶体的制备方法，其特征在于该晶体的分子式为Li3B5O8(OH)2,属于四方晶系，空间群为P4A2，分子量为236. 89，单胞参数为a 二 6. 8346 k,c =14. 5417 A，具体操作按下列步骤进行a、将含锂化合物Li2CO3' Li2SO4' LiOH, LiNO3' LiCl、LiCH3COO 或 LiClO4 与 H3BO3 或 B2O3置于研钵中研磨，混合均匀，加入到体积为25-100mL的高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，加入去离子水5-50mL，使其充分混合均匀，再加入NaOH、LiOH或KOH调节pH值8_11，其中Li+和BO广的摩尔比I 1-5 ； b、将步骤a中混合物所在的聚四氟乙烯内衬盖子旋紧，装入相应的高压反应釜中，将反应爸活塞旋紧； C、将步骤c中的高压反应釜放置在恒温箱内，以温度20-60°C /h的升温速率升至温度120-200°C，恒温1-15天，再以温度4-50°C /h的速率降温或自然冷却至室温； d、打开高压反应釜，将清液滤去，即可得到大尺寸二羟基五硼酸锂透明晶体。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤c将溶液放在干净无污染的高压反应釜中。
全文摘要
本发明涉及一种大尺寸二羟基五硼酸锂晶体的制备方法，该晶体分子式为Li3B5O8(OH)2，四方晶系，空间群为P41212，分子量为236.89，单胞参数为采用水热法，通过程序降温或自然降温的方法即可得到大尺寸二羟基五硼酸锂晶体。该晶体生长过程具有具有操作简单，无需矿化剂、温度适中、生长速度快、生长周期短、成本低等优点，通过本发明所述方法获得的晶体尺寸为6-30×6-30×4-24mm3。
文档编号C30B29/22GK102839422SQ201210367790
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者潘世烈, 郭新锋, 韩健 申请人:中国科学院新疆理化技术研究所