化合物氟化硼酸钠和氟化硼酸钠双折射晶体及制备方法和用途

本发明涉及一种化合物氟化硼酸钠nab4o6f和氟化硼酸钠nab4o6f双折射晶体及制备方法和用途。

背景技术：

1、双折射光学晶体在许多领域，如科研、交通、国防、工业等方面，都有着重要的应用价值，随着激光产业和事业的迅猛发展，寻找一种新的具有良好性能的双折射材料显得极为迫切。常用的双折射材料主要有钒酸钇，偏硼酸钡，铌酸锂，方解石等。然而，这些双折射材料都存在着不足之处：yvo4是一种性能良好的人工双折射晶体，但由于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，从而在生长时存在铱元素的变价问题，从而使得晶体的质量下降，不易获得高质量的晶体；linbo3晶体易于得到大尺寸晶体，但双折射率太小；主要以天然形式存在的方解石晶，人工合成比较困难，一般尺寸都比较小，杂质含量比较高，无法满足大尺寸光学偏光元件的要求，而且易于解离，加工比较困难，晶体利用率低。鉴于此，非常有必要寻找一种具有大的双折射率，综合性能参数好且稳定，同时易于生长优质大尺寸块状晶体的双折射晶体。

2、最近氟化硼酸盐因其优异的光学性质受到研究人员的广泛关注，如短的紫外截止边和大的双折射率，这意味着它们有潜力作为深紫外双折射晶体进行应用。因此制备合成氟化硼酸盐晶体材料具有重要意义和实用价值。

技术实现思路

1、本发明目的在于，提供一种化合物氟化硼酸钠，该化合物的化学式为nab4o6f，分子量为181.23，采用固相合成法或真空封装法制备。

2、本发明的另一个目的在于，提供氟化硼酸钠nab4o6f晶体，该晶体的化学式为nab4o6f，分子量为181.23。其晶体结构属于单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为α＝90°，β＝108.272(3)，γ＝90°，单胞体积为

3、本发明再一个目的在于，提供氟化硼酸钠nab4o6f晶体的制备方法，采用熔体法，高温熔液法，真空封装法，水热法或室温溶液法生长晶体。

4、本发明所述的一种化合物氟化硼酸钠，该化合物的化学式为nab4o6f，分子量为181.23，采用固相合成法或真空封装法制备。

5、所述化合物氟化硼酸钠的制备方法，采用固相合成法或真空封装法制备，具体操作按下列步骤进行：

6、所述固相合成法制备化合物氟化硼酸钠：

7、按摩尔比na∶b∶f＝1∶4∶1将含na化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至300-650℃，恒温24-120小时，即得到化合物nab4o6f，所述含na化合物为naf、nabf4、na2co3、nahco3、nano3或naoh；含b化合物为h3bo3、b2o3或nabf4；含f为化合物naf或nabf4；

8、所述真空封装法制备化合物氟化硼酸钠：

9、按摩尔比na∶b∶f＝1∶4∶1将含na化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，装入石英管中，将石英管抽真空，真空度达到1×10-3pa，高温密封后置于马弗炉中，以5-10℃/h的速率升温至300-650℃，恒温24-120小时，即得到化合物nab4o6f，所述含na化合物为naf、nabf4、na2co3、nahco3、nano3或naoh；含b化合物为h3bo3、b2o3或nabf4；含f为化合物naf或nabf4；

10、一种氟化硼酸钠双折射晶体，该晶体的化学式为nab4o6f，分子量为181.23，属于单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为α＝90°，β＝108.272(3)，γ＝90°，单胞体积为采用熔体法，高温熔液法，真空封装法，水热法或室温溶液法生长晶体。

11、所述氟化硼酸钠双折射晶体的制备方法，采用熔体法，高温熔液法，真空封装法，水热法或室温溶液法生长晶体，其中：

12、所述熔体法生长氟化硼酸钠双折射晶体，具体操作按下列步骤进行：

13、a、按摩尔比na∶b∶f＝1∶4∶1将含na化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至400-600℃，恒温24-120小时，即得到化合物nab4o6f多晶粉末，所述含na化合物为naf、nabf4、na2co3、nahco3、nano3或naoh；含b化合物为h3bo3、b2o3或nabf4；含f为化合物naf或nabf4；

14、b、将步骤a制备的化合物nab4o6f多晶粉末装入铂金坩埚，置于马弗炉中，升温至500-750℃，恒温10-120小时，得到混合熔体；

15、c、将步骤b得到的混合熔体以0.1-2℃/h的速率缓慢降至400℃，再以5-10℃/h的速率快速降温至室温，得到nab4o6f籽晶；

16、d、采用提拉法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔体的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加2-20rpm的晶转，以1-10mm/天的速度提拉籽晶，同时以0.1-10℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到nab4o6f双折射晶体；

17、或用泡生法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的熔体的上方下籽晶，以0.1-10℃/h的速率降温，使晶体生长5-15小时，缓慢提升晶体但不脱离液面继续生长，如此重复，待晶体生长停止后，即得到nab4o6f双折射晶体；

18、或用坩埚下降法在化合物熔体中生长晶体：将步骤c制备的籽晶放在坩埚底部，再将步骤a制备的化合物nab4o6f多晶放入坩埚中，然后将铂金坩埚密封，将生长炉温度升至500-750℃，恒温10-120小时，调整坩埚位置使籽晶微熔，然后以1-10mm/天的速度降低坩埚，同时，保持生长温度不变，或以3℃/h最快的降温速率降至400℃，待生长结束后，再以5-10℃/h的速率快速降至室温，即得到nab4o6f双折射晶体；

19、所述高温熔液法生长氟化硼酸钠晶体，具体操作按下列步骤进行：

20、a、按摩尔比na∶b∶f＝1∶4∶1将含na化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至400-650℃，恒温24-120小时，即得到化合物nab4o6f多晶粉末，所述含na化合物为naf、nabf4、na2co3、nahco3、nano3或naoh；含b化合物为h3bo3、b2o3或nabf4；含f为化合物naf或nabf4；

21、b、将步骤a得到的化合物nab4o6f多晶粉末与助熔剂按摩尔比1∶0.1-6混合均匀，再装入铂金坩埚中，升温至450-750℃，恒温5-120小时，得到混合熔液；所述助熔剂为naf，h3bo3，moo3,b2o3或pbf2；

22、c、制备籽晶：将步骤b得到的混合熔液置于单晶炉中，以0.1-2℃/h的速率缓慢降至400℃，再以5-10℃/h的速率快速降温至室温，得到nab4o6f籽晶；

23、d、生长晶体：将步骤c得到的籽晶固定于籽晶杆上，从步骤b制得的混合熔液的上方下籽晶，通过晶体生长控制仪施加2-20rpm的晶转，以0.1-3℃/h的速率降温，待晶体生长停止后，即得到nab4o6f双折射晶体；

24、所述真空封装法生长氟化硼酸钠晶体的具体操作按下列步骤进行：

25、a、按摩尔比na∶b∶f＝1∶4∶1将含na化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至400-650℃，恒温24-120小时，即得到化合物nab4o6f多晶粉末，所述含na化合物为naf、nabf4、na2co3、nahco3、nano3或naoh；含b化合物为h3bo3、b2o3或nabf4；含f为化合物naf或nabf4；

26、b、将步骤a得到的化合物nab4o6f多晶粉末与助熔剂为naf，h3bo3，b2o3或pbf2按摩尔比1∶0.1-6混合均匀，装入石英管中，高温密封后置于马弗炉中，升温至500-750℃，恒温50-120小时，然后以0.1-3℃/h的速率降温至400℃，再以5-10℃/h的速率快速降温至室温，即得到nab4o6f双折射晶体；

27、所述水热法生长氟化硼酸钠晶体的具体操作按下列步骤进行：

28、a、按摩尔比na∶b∶f＝1∶4∶1将含na化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至400-650℃，恒温24-120小时，即得到化合物nab4o6f多晶粉末，所述含na化合物为naf、nabf4、na2co3、nahco3、nano3或naoh；含b化合物为h3bo3、b2o3或nabf4；含f为化合物naf或nabf4；

29、b、将步骤a得到的化合物nab4o6f多晶粉末置入去离子水中溶解，将不完全溶解的混合物在温度60℃超声波处理，使其充分混合溶解，用hf和naoh调节ph值为8-11；

30、c、将步骤b得到的混合溶液转入到干净、无污染的体积为100ml的高压反应釜的内衬中，并将反应釜旋紧密封；

31、d、将高压反应釜放置在恒温箱内，升温至150-350℃，恒温5-8天，再以5-20℃/天的降温速率降至室温，即得到nab4o6f双折射晶体；

32、所述室温溶液法生长氟化硼酸钠晶体的具体操作按下列步骤进行：

33、a、按摩尔比na∶b∶f＝1∶4∶1将含na化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，装入铂金坩埚，置于马弗炉中升温至400-650℃，恒温24-120小时，即得到化合物nab4o6f多晶粉末，所述含na化合物为naf、nabf4、na2co3、nahco3、nano3或naoh；含b化合物为h3bo3、b2o3或nabf4；含f为化合物naf或nabf4；

34、b、将步骤a得到的化合物nab4o6f多晶粉末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hf和naoh调节ph值为8-11，用滤纸过滤得到混合溶液；

35、c、将步骤b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；

36、d、待步骤c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；

37、e、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10-30天，即得到nab4o6f双折射晶体。

38、所述氟化硼酸钠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。

39、所述光学起偏器中为偏振分束棱镜。

40、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。

41、本发明所述氟化硼酸钠双折射晶体的制备方法，在制备过程中所用的容器为铂金坩埚，铱坩埚，陶瓷坩埚，石英管，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。当容器为石英管时，密封之前需要抽真空，避免反应过程中原料挥发使石英管炸裂。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。

42、本发明所述的氟化硼酸钠双折射晶体的制备方法，在制备过程中所用的电阻炉为马弗炉或干燥箱。

43、采用本发明所述的氟化硼酸钠双折射晶体的制备方法，通过该方法获得大尺寸的nab4o6f双折射晶体，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晶体nab4o6f，在该nab4o6f双折射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。

44、采用本发明所述的氟化硼酸钠双折射晶体的制备方法，获得的大尺寸nab4o6f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，该nab4o6f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。