化合物氟硼酸钾和氟硼酸钾非线性光学晶体及制备方法和用途

本发明涉及一种化合物氟硼酸钾k2b2of6和氟硼酸钾k2b2of6非线性光学晶体及制备方法和用途。

背景技术：

1、短波长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短波长激光，在医疗、通讯、科学研究等领域具有重要应用价值。因此在过去的几十年中，科学家们发明了一些紫外和深紫外短波段的非线性光学晶体，包括β-bab2o4(bbo)，lib3o5(lbo)，csb3o5(cbo)，cslib6o10(clbo)，kbe2bo3f2(kbbf)，nh4b4o6f(abf)等。众所周知，目前唯一实用化的深紫外非线性光学晶体是我国科学家发明的(kbbf)晶体，该晶体具有层状生长习性，生长大尺寸晶体困难，一定程度上限制了其应用。各国科学家仍旧在极力关注着各类新型非线性光学晶体的探索和研究，不仅注重晶体的光学性能和机械性能，而且越来越重视晶体的制备特性，因此制备合成综合性能优异的新型短波长非线性光学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，提供一种化合物氟硼酸钾，该化合物的化学式为k2b2of6，分子量为229.82，采用室温溶液法和水热法制成。

2、本发明的另一个目的在于，提供氟硼酸钾非线性光学晶体，该晶体的化学式为k2b2of6，分子量为229.82，属于六方晶系，空间群为p62m，晶胞参数为α＝90°，β＝90°，γ＝120°，z＝3，

3、本发明再一个目的在于，提供氟硼酸钾非线性光学晶体的制备方法，采用室温溶液法、水热法或高温熔液法制备晶体。

4、本发明又一个目的在于，提供氟硼酸钾非线性光学晶体的用途。

5、本发明所述的一种化合物氟硼酸钾，该化合物的化学式为k2b2of6，分子量为229.82，采用室温溶液法或水热法制成。

6、所述化合物氟硼酸钾的制备方法，采用室温溶液法或水热法制备，具体操作按下列步骤进行：

7、所述采用室温溶液法制备化合物氟硼酸钾：

8、a、按摩尔比1.6-2.4∶1.8-2.4∶5.2-6.4将含k化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，放入洗干净的容器中，加入5-30ml的去离子水，搅拌使化合物充分混合溶解；其中含k化合物为kf、kbf4、khf2、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20、k2co3、khco3或koh，含b化合物为h3bo3、b2o3、hbo2、kbf4、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20或b2(oh)4，含f化合物为kf、kbf4、khf2、hf、nh4f或nh4hf2；

9、b、将步骤a装有溶液的容器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，将封口扎小孔以控制蒸发速率，在室温下静置5-30天，待溶液中逐渐析出晶体，反应结束，再用去离子水快速清洗聚容器中的产物，室温下晾干，即得到化合物k2b2of6；

10、所述采用水热法制备化合物氟硼酸钾：

11、a、按摩尔比1.6-2.4∶1.8-2.4∶5.2-6.4将含k化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，加入0.5-6ml去离子水使其充分混合溶解，得到混合溶液；其中含k化合物为kf、kbf4、khf2、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20、k2co3、khco3或koh，含b化合物为h3bo3、b2o3、hbo2、kbf4、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20或b2(oh)4，含f化合物为kf、kbf4、khf2、hf、nh4f或nh4hf2；

12、b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23ml的高压反应釜的内衬中，并将高压反应釜旋紧密封，然后将高压反应釜放置在恒温箱内，以20-50℃/h的速率升温至150-230℃，恒温2-5天，缓慢降至室温；

13、c、打开高压反应釜，将内衬中的产物过滤并用去离子水快速清洗，室温下晾干，即得到化合物k2b2of6。

14、一种氟硼酸钾非线性光学晶体，该晶体的化学式为k2b2of6，属于六方晶系，空间群为晶胞参数为α＝90°，β＝90°，γ＝120°，z＝3，

15、所述氟硼酸钾非线性光学晶体的制备方法，采用室温溶液法，水热法或高温熔液法生长晶体；

16、所述采用室温溶液法生长氟硼酸钾非线性光学晶体：

17、a、按摩尔比1.6-2.4∶1.8-2.4∶5.2-6.4将含k化合物、含b化合物和含f化合物混合均匀，放入聚四氟乙烯烧杯中，加入20-100ml的去离子水，搅拌使化合物充分混合溶解；其中含k化合物为kf、kbf4、khf2、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20、k2co3、khco3或koh，含b化合物为h3bo3、b2o3、hbo2、kbf4、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20或b2(oh)4，含f化合物为kf、kbf4、khf2、hf、nh4f或nh4hf2；

18、b、将步骤a装有溶液的聚四氟乙烯烧杯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，将封口扎若干小孔以调节蒸发速率，静置5-30天；待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，生长结束，得到籽晶；

19、c、将步骤b中剩余溶液用定性滤纸将晶粒及溶液中的其它杂质过滤，选择质量较好的籽晶，用铂金丝固定籽晶，将其悬挂于过滤后的溶液中，将封口扎小孔以蒸发速率控制，在室温下静置10-40天，即得到k2b2of6非线性光学晶体；

20、所述采用水热法生长氟硼酸钾非线性光学晶体：

21、a、按摩尔比1.6-2.4∶1.8-2.4∶5.2-6.4将含k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，得到混合溶液；其中含k化合物为kf、kbf4、khf2、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20、k2co3、khco3或koh，含b化合物为h3bo3、b2o3、hbo2、kbf4、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20或b2(oh)4，含f化合物为kf、kbf4、khf2、hf、nh4f或nh4hf2；

22、b、将步骤a中的混合溶液转入到体积为23-100ml的高压反应釜的内衬中，并将高压反应釜旋紧密封，然后将高压反应釜放置在恒温箱内，以20-50℃/h的速率升温至150-230℃，恒温2-5天，缓慢降至室温；

23、c、打开高压反应釜，无色的澄清溶液中获得毫米级的k2b2of6非线性光学晶体；

24、所述采用高温熔液法生长氟硼酸钾非线性光学晶体：

25、a、按摩尔比1.6-2.4∶1.8-2.4∶5.2-6.4将含k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250-400℃，恒温2-5天，再缓慢降至室温，即得到化合物k2b2of6多晶粉末；其中含k化合物为kf、kbf4、khf2、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20、k2co3、khco3或koh，含b化合物为h3bo3、b2o3、hbo2、kbf4、k2b4o7·4h2o、kbo2、k2b2o4·3h20或b2(oh)4，含f化合物为kf、kbf4、khf2、hf、nh4f或nh4hf2；

26、b、将步骤a得到的化合物k2b2of6多晶粉末装入铂金坩埚中，升温至300-400℃，恒温10-60小时，得到混合熔液，以0.1-2℃/h的速率缓慢降至250℃，再以5-10℃/h的速率快速降至室温，得到k2b2of6籽晶；

27、c、将步骤b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k2b2of6非线性光学晶体。

28、所述氟硼酸钾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。

29、所述氟硼酸钾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。

30、所述氟硼酸钾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。

31、本发明所述氟硼酸钾非线性光学晶体的制备方法，在制备过程中使用的容器为铂金坩埚，陶瓷坩埚，锥形瓶，聚四氟乙烯烧杯，塑料烧杯，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；当容器为锥形瓶，聚四氟乙烯烧杯或塑料烧杯，须先用酸将容器清洗干净，再用去离子水润洗，晾干。

32、本发明所述的氟硼酸钾非线性光学晶体的制备方法，在制备过程中需要用到的电阻炉为马弗炉或干燥箱。