專利名稱：化合物硼硫酸銣和硼硫酸銣晶體及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化合物硼硫酸銣和硼硫酸銣晶體及制備方法。
背景技術(shù)：
對光電領(lǐng)域的深入研究以及新型材料的不斷發(fā)展，使得光電晶體在眾多領(lǐng)域都具有極其重要的作用和巨大的潛在應(yīng)用。這些研究與應(yīng)用對光電晶體提出了更高的物化要求，使得人們探索具有多功能基團(tuán)的光電晶體材料。一種晶體同時具有硼氧基團(tuán)和硫氧基團(tuán)可能會使其成為具有新性能的功能材料。目前為止，同時具有硼氧基團(tuán)和硫氧基團(tuán)的功能材料硼硫酸銣以及大尺寸硼硫酸銣單晶的生長很少見到報道。因此，需要一種合成硼硫酸銣和生長大尺寸硼硫酸銣晶體的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種化合物硼硫酸銣和硼硫酸銣晶體及制備方法，其中該化合物的化學(xué)式為Rb5BS4O16，分子量為822.40，采用固相法制備；該晶體的化學(xué)式為Rb5BS4O16，分子量為822.40，不具有對稱中心，屬四方晶系，空間群P4&2，晶胞參數(shù)為
a - 10.148 (4) A, c = 16.689 (14) A, Z=4, V = 1718.8 (17) A3。本發(fā)明另一目的在于提供一種化合物硼硫酸銣晶體的制備方法。本發(fā)明所述的一種化合物硼硫酸銣，其特征在于該化合物的化學(xué)式為Rb5BS4O16,分子量822.40,米用固相反應(yīng)法制備?！N化合物硼硫酸 銣晶體，該晶體的化學(xué)式為Rb5BS4O16,分子量822.40,屬于四方晶系，空間群為P4A2,晶胞參數(shù)為a - 10.148(4) K, c- 16.689 (14) A, Z=4,
V= 1718.8(17) A30所述化合物硼硫酸銣晶體的制備方法，采用固相反應(yīng)法及高溫熔液法生長晶體，具體操作按下列步驟進(jìn)行:a、采用固相反應(yīng)法，按摩爾比Rb:B:S=5:l:4稱取含銣化合物、含硫化合物和含硼化合物放入研缽中，研磨均勻后放入剛玉坩堝，將剛玉坩堝置于馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，恒溫12小時，冷卻后取出坩堝，將樣品研磨均勻，再置于坩堝中，將馬弗爐升溫至500°C，恒溫48小時后將樣品取出，放入研缽中仔細(xì)研磨得到硼硫酸銣化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進(jìn)行X射線分析，所得X射線譜圖與Rb5BS4O16單晶研磨成粉末后的X射線譜圖是一致的；b、將步驟a制備的化合物硼硫酸銣和助熔劑PbO、H3BO3或PbO — H3BO3在坩堝中混合均勻，以溫度I 一 80°C /h的升溫速率將其加熱至480 - 600°C，恒溫12 — 100小時，
得到混合熔液；或直接按摩爾比稱取含銣化合物、含硫化合物和硼酸與助熔劑Pb0、H3B03或PbO -H3BO3在坩堝中混合均勻，以溫度I — 80°C /h的升溫速率將其加熱至480 — 500°C恒溫12 —24小時，得到混合熔液；C、將步驟b得到的混合熔液降溫至440°C — 550°C，將籽晶桿伸入液面以下，以溫度0.5 — 50C /h的速率緩慢下降10 - 30°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以溫度I 一 80°C /h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；d、將步驟b制得的混合熔液降溫至430 - 5400C，將步驟c得到的籽晶固定在籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱5 — 60分鐘，然后將籽晶下至接觸混合熔液液面或混合熔液中進(jìn)行回熔，恒溫5 - 60分鐘，快速降溫至420 - 5300C ；e、再以溫度0.1 — 3°C /天的速率緩慢降溫，以O(shè) — IOOrpm轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿進(jìn)行晶體的生長，待單晶生長到所需尺度后，將晶體提離混合熔液表面，并以溫度I 一 80°C/h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即制得硼硫酸銣晶體。步驟a中含銣的化合物為Rb2S04、Rb2C03、Rb20、RbN03、或RbOH ;含硫的化合物Rb2SO4或(NH4)2SO4 ;含硼的化合物為H3BO3或B203。步驟b助熔劑與硼硫酸銣的摩爾比硼硫酸銣:助熔劑為1:1 一 6。助熔劑PbO — H3BO3體系中，PbO與H3BO3的摩爾比為I — 2:1 — 5。本發(fā)明所述的化合物硼硫酸銣晶體及制備方法，原則上，采用一般化學(xué)合成方法都可以制備化合物硼硫酸銣，現(xiàn)優(yōu)選固相反應(yīng)法，該化合物由以下幾個典型的可以得到硼硫酸銣化合物的化學(xué)反應(yīng)式:(l)5Rb2S04+3(NH4)2S04+2H3B03 — 2Rb5BS4016+6NH3 +6Η20 (2)5Rb20+8(NH4)2S04+2H3B03 — 2Rb5BS4016+16NH3 +IlH2O (3) 20RbN03+16 (NH4) 2S04+4H3B03 ^ 4Rb5BS4016+20N02 +22H20 +32NHS +502 (4) 5Rb2C03+8 (NH4) 2S04+2H3B03 ^ 2Rb5BS4016+16NH3 +IlH2O +5C02 (5) 5Rb0H+4 (NH4) 2S04+H3B03 — Rb5BS4016+8NH3 +8H20 (6) 5Rb2S04+3 (NH4) 2S04+B203 — 2Rb5BS4016+6NH3 +3H20 (7)5Rb20+8(NH4)2S04+B203 — 2Rb5BS4016+16NH3 +8H20 (8)20RbN03+16(NH4)2S04+2B203 — 4Rb5BS4016+20N02 +16H20 +32NHS +502 (9)5Rb2C03+8(NH4)2S04+B203 — 2Rb5BS4016+16NH3 +8H20 +5C02 (10) 10Rb0H+8 (NH4) 2S04+B203 — 2Rb5BS4016+16NH3 +13H20 本發(fā)明所述的化合物硼硫酸銣和硼硫酸銣晶體及制備方法，該化合物的化學(xué)式為Rb5BS4O16,分子量為822.40，采用固相法制備；該化合物硼硫酸銣晶體，該晶體化學(xué)式
為Rb5BS4O16，不具有對稱中心，四方晶系，空間群Ρ4Α2，晶胞參數(shù)為s 二 10.148(4) A,c = 16.689(14) L Z=4, F= 1718.8(17) A30本發(fā)明提供化合物Rb5BS4O16晶體的制備方法，采用助熔劑法生長晶體，容易獲得大尺寸的Rb5BS4O16，該晶體具有產(chǎn)品純度高，生長速度較快，硬度適中，易于加工等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明Rb5BS4O16的X-射線衍射圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:實施例1:按反應(yīng)式ARb2SO4+3 (NH4) 2S04+2H3B03 — 2Rb5BS4016+6NH3 f +6H20 t 采用固相反應(yīng)法合成Rb5BS4O16化合物；a、將Rb2S04、(NH4) 2S04和H3BO3按摩爾比5:3:2放入研缽中，混合并仔細(xì)研磨，然后裝入OlOOmmXlOOmm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，恒溫12小時，冷卻后取出坩堝，將樣品研磨均勻，再置于坩堝中，將馬弗爐升溫至500°C，恒溫48小時后將樣品取出，放入研缽中仔細(xì)研磨得到硼硫酸銣化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進(jìn)行X射線分析，所得X射線譜圖與Rb5BS4O16單晶研磨成粉末后的X射線譜圖是一致的；反應(yīng)式中的硫酸銣可以用氧化銣、硝酸銣、氫氧化銣、以及碳酸銣替換，硼酸可由氧化硼替換。

b、將合成的化合物硼硫酸銣與助熔劑PbF2 - H3BO3按摩爾比1:5進(jìn)行混配，其中PbF2與H3BO3的摩爾比為1:1，裝入Φ80πιπιΧ80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度80°C /h的升溫速率將其加熱至600°C，恒溫48小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔液；C、再將混合熔液降溫至550°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度1°C /h的速率緩慢下降30°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以80°C /h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；d、在化合物熔液中生長晶體:將步驟b得到的混合熔液降溫至535°C，將步驟c獲得的Rb5BS4O16籽晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱5分鐘，然后將籽晶下至混合熔液中進(jìn)行回熔，恒溫5分鐘，快速降溫至530°C ；e、再以溫度2V /天的速率降溫，以5rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長結(jié)束后，將晶體提離混合熔液表面，以溫度80°C /h的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為IOmmX 12mmX 15mm的Rb5BS4O16晶體。實施例2:按反應(yīng)式:5Rb2C03+8(NH4)2S04+2H3B03— 2Rb5BS4016+16NH3 i +IlH2O +5C02 t 合成Rb5BS4O16化合物；a、將Rb2C03、(NH4) 2S04和H3BO3按摩爾比5:8:2放入研缽中混合并仔細(xì)研磨，然后裝入OlOOmmXlOOmm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，恒溫12小時，冷卻后取出坩堝，將樣品研磨均勻，再置于坩堝中，將馬弗爐升溫至500°C，恒溫48小時后將樣品取出，放入研缽中仔細(xì)研磨得到硼硫酸銣化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進(jìn)行X射線分析，所得X射線譜圖與Rb5BS4O16單晶研磨成粉末后的X射線譜圖是一致的；反應(yīng)式中的碳酸銣可以用氧化銣、硝酸銣、氫氧化銣、以及硫酸銣替換，硼酸可由氧化硼替換。b、將合成的化合物硼硫酸銣與助熔劑H3BO3按摩爾比1:4進(jìn)行混配，，裝入Φ80mmX 80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度25°C /h的升溫速率將其加熱至580°C，恒溫24小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔液；C、再將混合熔液降溫至530°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度0.5°C /h的速率緩慢下降20°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以50°C/h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；
d、在化合物熔液中生長晶體:將步驟b得到的混合熔液降溫至525°C，將步驟c獲得的Rb5BS4O1Jf晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱10分鐘，然后將籽晶下至混合熔液中進(jìn)行回熔，恒溫10分鐘，快速降溫至520°C ；e、再以溫度1°C /天的速率降溫，以O(shè)rpm的轉(zhuǎn)速不旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長結(jié)束后，將晶體提離混合熔液表面，以溫度50°C /h的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為13mmX 13mmX 14mm的Rb5BS4O16晶體。實施例3:按反應(yīng)式:5Rb20+8(NH4)2S04+B203— 2Rb5BS4016+16NH3 +8H20 t 合成 Rb5BS4O16 化合物； 將Rb20、(NH4) 2S04和H3BO3按摩爾比5:8:1直接稱取原料，將稱取的原料與助熔劑PbO - H3BO3按摩爾比1:4進(jìn)行混配，其中PbO與H3BO3的摩爾比為1:3，裝入Φ80_Χ80_的開口鉬金坩堝中，以溫度1°C /h的升溫速率將其加熱至480°C，恒溫12小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔 液；將混合熔液降溫至440°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度1°C /h的速率緩慢下降30°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以溫度10°C /h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；在化合物熔液中生長晶體:將得到的混合熔液降溫至435°C，將獲得的Rb5BS4O1Jf晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱30分鐘，然后將籽晶下至混合熔液中進(jìn)行回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至溫度430°C ；再以溫度0.5°C /天的速率緩慢降溫，以30rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長到所需尺度后，將晶體提離熔液表面，以溫度10°C /h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為12mmX 13mmX 17mm的Rb5BS4O16晶體。實施例4:按反應(yīng)式:5Rb0H+4(NH4)2S04+H3B03—Rb5BS4016+8NH3 丨 +8H20 丨合成 Rb5BS4O16 化合物；a、將RbOH、(NH4)2SO4和H3BO3按摩爾比5:4:1放入研缽中混合并仔細(xì)研磨，然后裝入OlOOmmXlOOmm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，恒溫12小時，冷卻后取出坩堝，將樣品研磨均勻，再置于坩堝中，將馬弗爐升溫至500°C，恒溫48小時后將樣品取出，放入研缽中仔細(xì)研磨得到硼硫酸銣化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進(jìn)行X射線分析，所得X射線譜圖與Rb5BS4O16單晶研磨成粉末后的X射線譜圖是一致的；反應(yīng)式中的氫氧化銣可以用氧化銣、硝酸銣、碳酸銣、以及硫酸銣替換，硼酸可由氧化硼替換。b、將合成的化合物硼硫酸銣與助熔劑PbO按摩爾比1:1進(jìn)行混配，裝入Φ80mmX 80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度40°C /h的升溫速率將其加熱至570°C，恒溫50小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔液；C、再將混合熔液降溫至520°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度5°C /h的速率緩慢下降30°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以20°C /h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；d、在化合物熔液中生長晶體:將步驟b得到的混合熔液降溫至510°C，將步驟c獲得的Rb5BS4O1Jf晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱60分鐘，然后將籽晶下至混合熔液中進(jìn)行回熔，恒溫60分鐘，快速降溫至505°C ；e、再以溫度:TC /天的速率降溫，以IOrpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長結(jié)束后，將晶體提離混合熔液表面，以溫度20°C /h的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為IlmmX 16mmX 19mm的Rb5BS4O16晶體。實施例5:按反應(yīng)式:5Rb20+8(NH4)2S04+2H3B03— 2Rb5BS4016+16NH3 +IlH2O t 合成 Rb5BS4O16化合物；a、將Rb20、(NH4) 2S04和H3BO3按摩爾比5:8:2放入研缽中混合并仔細(xì)研磨，然后裝入Φ IOOmmX IOOmm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，恒溫12小時，冷卻后取出坩堝，將樣品研磨均勻，再置于坩堝中，將馬弗爐升溫至500°C，恒溫48小時后將樣品取出，放入研缽中仔細(xì)研磨得到硼硫酸銣化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進(jìn)行X射線分析，所得X射線譜圖與Rb5BS4O16單晶研磨成粉末后的X射線譜圖是一致的；反應(yīng)式中的氧化銣可以用氫氧化銣、硝酸銣、碳酸銣、以及硫酸銣替換，硼酸可由氧化硼替換。b、將合成的化合物硼硫酸銣與助熔劑PbO - H3BO3按摩爾比1:6進(jìn)行混配，其中PbO與H3BO3的摩爾比為2:5，裝入Φ80mmX80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度60°C /h的升溫速率將其加熱至480°C，恒溫20小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔液；C、再將混合熔液降溫至445°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度3°C /h的速率緩慢下降30°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以15°C/h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；

d、在化合物熔液中生長晶體:將步驟b得到的混合熔液降溫至440°C，將步驟c獲得的Rb5BS4O1Jf晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱15分鐘，然后將籽晶下至混合熔液中進(jìn)行回熔，恒溫15分鐘，快速降溫至430°C ；e、再以溫度1°C /天的速率降溫，以50rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長結(jié)束后，將晶體提離混合熔液表面，以溫度15°C /h的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為IOmmX 15mmX 17mm的Rb5BS4O16晶體。實施例6:按反應(yīng)式:5Rb2S04+3(NH4)2S04+B203— 2Rb5BS4016+6NH3 丨 +3H20 丨合成 Rb5BS4O16 化合物；將Rb2SO4、(NH4) 2S04和H3BO3按摩爾比5:3:1直接稱取原料，將稱取的原料與助熔劑PbO — H3BO3按摩爾比1:3進(jìn)行混配，其中PbO與H3BO3的摩爾比為1:5，，裝入Φ80mmX 80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度10°C /h的升溫速率將其加熱至490°C，恒溫15小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔液；將混合熔液降溫至450°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度1°C /h的速率緩慢降溫25°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，在以溫度1°C /h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；在化合物熔液中生長晶體:將得到的混合熔液降溫至445°C，將獲得的Rb5BS4O1Jf晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱20分鐘，然后將籽晶下至混合熔液液面進(jìn)行回熔，恒溫20分鐘，快速降溫至435°C ；再以溫度0.8°C /天的速率緩慢降溫，以70rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長到所需尺度后，將晶體提離熔液表面，以溫度1°C /h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為17mmx 18mmX22mm的Rb5BS4O16晶體。實施例7:按反應(yīng)式:20RbN03+16(NH4) 2S04+4H3B03 — 4Rb5BS4016+20N02 +22Η20 +32ΝΗ3 +5
O2 合成Rb5BS4O16化合物；a、將RbNO3、(NH4) 2S04和H3BO3按摩爾比5:4:1放入研缽中混合并仔細(xì)研磨，然后裝入OlOOmmXlOOmm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，恒溫12小時，冷卻后取出坩堝，將樣品研磨均勻，再置于坩堝中，將馬弗爐升溫至500°C，恒溫48小時后將樣品取出，放入研缽中仔細(xì)研磨得到硼硫酸銣化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進(jìn)行X射線分析，所得X射線譜圖與Rb5BS4O16單晶研磨成粉末后的X射線譜圖是一致的；反應(yīng)式中的硝酸銣可以用氫氧化銣、氧化銣、碳酸銣、以及硫酸銣替換，硼酸可由氧化硼替換。b、將合成的化合物硼硫酸銣與助熔劑PbO - H3BO3按摩爾比1:2進(jìn)行混配，其中PbO與H3BO3的摩爾比為4:3，裝入Φ80mmX80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度70°C /h的升溫速率將其加熱至530°C，恒溫36小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔液；C、再將混合熔液降溫至485°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度1.5°C /h的速率緩慢下降25°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以35°C/h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；d、在化合物熔液中生長晶體:將步驟b得到的混合熔液降溫至475°C，將步驟c獲得的Rb5BS4O1Jf晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱40分鐘，然后將籽晶下至混合熔液中進(jìn)行回熔，恒溫20分鐘，快速降溫至470°C ；e、再以溫度0.5°C /天的速率降溫，以25rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長結(jié)束后，將晶體提離混合熔液表面，以溫度35°C /h的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為12mmX 13mmX 16mm的Rb5BS4O16晶體。實施例8:按反應(yīng)式:5Rb2C03+8(NH4)2S04+B203— 2Rb5BS4016+16NH3 +8Η20 +5C02 t 合成Rb5BS4O16 化合物；將Rb2CO3、(NH4) 2S04和H3BO3按摩爾比5:8:1直接稱取原料，將稱取的原料與助熔劑PbO — H3BO3按摩爾比3:5進(jìn)行混配，其中PbO與H3BO3的摩爾比為1:2，，裝入Φ80mmX80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度5°C /h的升溫速率將其加熱至500°C，恒溫12小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔液；將混合熔液降溫至460°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度3°C /h的速率緩慢降溫15°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，在以溫度10°C /h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；在化合物熔液中生長晶體:將得到的混合熔液降溫至455°C，將獲得的Rb5BS4O1Jf晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下 籽晶，先將籽晶預(yù)熱40分鐘，然后將籽晶下至混合熔液液面進(jìn)行回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至450°C ；
再以溫度1.5°C /天的速率緩慢降溫，以20rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長到所需尺度后，將晶體提離熔液表面，以溫度10°C /h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為14mmx 15mmX 19mm的Rb5BS4O16晶體。實施例9:按反應(yīng)式:10Rb0H+8(NH4)2S04+B203— 2Rb5BS4016+16NH3 +13H20 t 合成 Rb5BS4O16化合物；a、將RbOH、(NH4)2SO4和H3BO3按摩爾比5:4:1放入研缽中混合并仔細(xì)研磨，然后裝入Φ IOOmmX IOOmm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，恒溫12小時，冷卻后取出坩堝，將樣品研磨均勻，再置于坩堝中，將馬弗爐升溫至500°C，恒溫48小時后將樣品取出，放入研缽中仔細(xì)研磨得到硼硫酸銣化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進(jìn)行X射線分析，所得X射線譜圖與Rb5BS4O16單晶研磨成粉末后的X射線譜圖是一致的；反應(yīng)式中的氫氧化銣可以用硝酸銣、氧化銣、碳酸銣、以及硫酸銣替換，氧化硼可硼酸由替換。b、將合成的化合物硼硫酸銣與助熔劑PbO - H3BO3按摩爾比2:5進(jìn)行混配，其中PbO與H3BO3的摩爾比為1:5，裝入0 80mmX80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度35°C /h的升溫速率將其加熱至500°C，恒溫60小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔液；C、再將混合熔液降溫至465°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度2V /h的速率緩慢下降30°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以25°C /h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；d、在化合物熔液中生長晶體:將步驟b得到的混合熔液降溫至460°C，將步驟c獲得的Rb5BS4O1Jf晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱25分鐘，然后將籽晶下至混合熔液中進(jìn)行 回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至450°C ；e、再以溫度1°C /天的速率降溫，以15rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長結(jié)束后，將晶體提離混合熔液表面，以溫度25V /h的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為15_X 16mmX22mm的Rb5BS4O16晶體。實施例10:按反應(yīng)式:20RbN03+16(NH4)2S04+2B203— 4Rb5BS4016+20N02 丨 +16H20 丨 +32ΝΗ3 +5O2 合成Rb5BS4O16化合物；a、將RbOH、(NH4)2SO4和H3BO3按摩爾比5:4:1放入研缽中混合并仔細(xì)研磨，然后裝入Φ IOOmmX IOOmm的開口剛玉坩堝中，放入馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，恒溫12小時，冷卻后取出坩堝，將樣品研磨均勻，再置于坩堝中，將馬弗爐升溫至500°C，恒溫48小時后將樣品取出，放入研缽中仔細(xì)研磨得到硼硫酸銣化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進(jìn)行X射線分析，所得X射線譜圖與Rb5BS4O16單晶研磨成粉末后的X射線譜圖是一致的；反應(yīng)式中的硝酸銣可以用氫氧化銣、氧化銣、碳酸銣、以及硫酸銣替換，氧化硼可硼酸由替換。b、將合成的化合物硼硫酸銣與助熔劑PbO - H3BO3按摩爾比4:5進(jìn)行混配，其中PbO與H3BO3的摩爾比為1:2，裝入Φ 80mm X 80mm的開口鉬金坩堝中，以溫度50°C /h的升溫速率將其加熱至540°C，恒溫48小時，得到硼硫酸銣Rb5BS4O16混合熔液；C、再將混合熔液降溫至490°C，將籽晶桿快速伸入液面下，以溫度1.5°C /h的速率緩慢下降25°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以40°C /h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶；d、在化合物熔液中生長晶體:將步驟b得到的混合熔液降溫至480°C，將步驟c獲得的Rb5BS4O1Jf晶固定于籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱50分鐘，然后將籽晶下至混合熔液中進(jìn)行回熔，恒溫30分鐘，快速降溫至475°C ；e、再以溫度2.5°C /天的速率降溫，以75rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿，待晶體生長結(jié)束后，將晶體提離混合熔液表面，以 溫度40°C /h的速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即可獲得尺寸為17mmX 19mmX25mm的Rb5BS4O16晶體。
權(quán)利要求
1.一種化合物硼硫酸銣，其特征在于該化合物的化學(xué)式為Rb5BS4O16,分子量822.40，采用固相反應(yīng)法制備。
2.一種化合物硼硫酸銣晶體，其特征在于該晶體的化學(xué)式為Rb5BS4O16，分子量822.40，屬于四方晶系，空間群為/^42，晶胞參數(shù)為a = 10.148(4) K, c = 16.689(14) K,Z = 4，V = 1718.8(17) A3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化合物硼硫酸銣晶體的制備方法，其特征在于采用固相反應(yīng)法及高溫熔液法生長晶體，具體操作按下列步驟進(jìn)行: a、采用固相反應(yīng)法，按摩爾比Rb:B:S= 5:1:4稱取含銣化合物、含硫化合物和含硼化合物放入研缽中，研磨均勻后放入剛玉坩堝，將剛玉坩堝置于馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，恒溫12小時，冷卻后取出坩堝，將樣品研磨均勻，再置于坩堝中，將馬弗爐升溫至500°C，恒溫48小時后將樣品取出，放入研缽中仔細(xì)研磨得到硼硫酸銣化合物單相多晶粉末，再對該多晶粉末進(jìn)行X射線分析，所得X射線譜圖與Rb5BS4O16單晶研磨成粉末后的X射線譜圖是一致的； b、將步驟a制備的化合物硼硫酸銣和助熔劑Pb0、H3B03或PbO— H3BO3在坩堝中混合均勻，以溫度I 一 80°C /h的升溫速率將其加熱至480 - 600°C，恒溫12 — 100小時，得到混合熔液； 或直接按摩爾比稱取含銣化合物、含硫化合物和硼酸與助熔劑PbO、H3BO3或PbO -H3BO3在坩堝中混合均勻 ，以溫度I — 80°C /h的升溫速率將其加熱至480 — 500°C恒溫12 —24小時，得到混合熔液； C、將步驟b得到的混合熔液降溫至440°C — 550°C，將籽晶桿伸入液面以下，以溫度0.5 - 5°C /h的速率緩慢下降10 - 30°C，將籽晶桿提出液面，籽晶桿上會有聚集物，再以溫度I 一 80°C /h的速率降至室溫，獲得硼硫酸銣籽晶； d、將步驟b制得的混合熔液降溫至430— 540°C，將步驟c得到的籽晶固定在籽晶桿上，從晶體生長爐頂部下籽晶，先將籽晶預(yù)熱5 - 60分鐘，然后將籽晶下至接觸混合熔液液面或混合熔液中進(jìn)行回熔，恒溫5 - 60分鐘，快速降溫至420 - 5300C ； e、再以溫度0.1 - 3°C /天的速率緩慢降溫，以O(shè) — IOOrpm轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)籽晶桿進(jìn)行晶體的生長，待單晶生長到所需尺度后，將晶體提離混合熔液表面，并以溫度I 一 80°C /h速率降至室溫，然后將晶體從爐膛中取出，即制得硼硫酸銣晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟a中含銣的化合物為Rb2S04、Rb20、RbNO3> Rb2C03、或RbOH ;含硫的化合物Rb2SO4或(NH4)2SO4 ;含硼的化合物為H3BO3或B203。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟b助熔劑與硼硫酸銣的摩爾比硼硫酸銣:助熔劑為1:1 一 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于助熔劑PbO-H3BO3體系中，PbO與!^03的摩爾比為I — 2:1 — 5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化合物硼硫酸銣和硼硫酸銣晶體及制備方法，該化合物的化學(xué)式為Rb5BS4O16，分子量為822.40，該化合物硼硫酸銣晶體的化學(xué)式為Rb5BS4O16，分子量為822.40，屬于四方晶系，空間群為P43212，晶胞參數(shù)為a=10.148(4) ，c=16.689(14) ，Z=4，V=1718.8(17) 3，采用固相反應(yīng)法獲得硼硫酸銣化合物，再將該化合物采用助熔劑法生長晶體，即可得到硼硫酸銣晶體，所制晶體具有至少厘米級的大尺寸，該晶體具有透過波段寬，制備速度快，操作簡單，生長周期短，機(jī)械性能好，易于加工等優(yōu)點。
文檔編號C30B9/12GK103205812SQ20131015107
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者潘世烈, 董凌云 申請人:中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所