题名稀土硼酸盐和氟钛酸盐的合成,结构及光学性质研究
作者徐冬冬
答辩日期2017-05-31
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点北京
导师潘世烈
关键词截止边 紫外 蓝移 过渡金属氟化物 稀土硼酸盐
学位专业材料物理与化学
英文摘要

光电功能晶体材料在工业、军事、医疗、科研等领域具有不可替代的作用,是材料科学与工程领域研究的热点。众所周知,光电功能晶体材料的光学应用范围与晶体的截止边紧密相关。对于短波紫外或深紫外的非线性光学晶体材料而言,紫外截止边要求低于266 nm甚至低于200 nm。针对这一点,本文提出了新的设计策略,探索了新的体系,来合成截止边在短波紫外甚至深紫外区的新化合物。合理的设计策略有效地使化合物的截止边蓝移,甚至低于190 nm。主要内容如下:(I) 一种复合阴离子基团的过渡金属氟化物。著名的非线性光学晶体KTP(KTiOPO4)晶体的截止边为350 nm,限制了其在紫外光区的应用。针对截止边这一点,本文提出了将在在紫外波段存在光学吸收的Ti-O键用Ti-F键取代的设计策略。基于该思路的指导,利用水热法首次合成了含[MF6](M为过渡金属离子)基团的复合阴离子基团过渡金属氟化物,Na3NH4(TiF6)(SO4)?H2O (NTS)。透过光谱表明,其紫外截止边为242 nm。NTS的结构特点是具有由四种结构基元(i.e., [NH4], [TiF6], [SO4], H2O)通过四种氢键(i.e., N–H···O, N–H···F, O–H···O, O–H···F)相连组成的层。通过调节水热条件生长了尺寸为5.0×2.5× 1.0 mm3的透明单晶。(II) 系列稀土硼酸盐。1. 将没有d-d和f-f电子跃迁的碱金属离子和稀土离子La3+同时复合到硼酸盐体系中,合成了三种具有较短紫外截止边的碱金属复合镧硼酸盐。这三种化合物均是通过高温熔液法合成的。其中,化合物LiRb2LaB2O6与著名的多孔材料MOF-5(分子式为Zn4O(BDC)3,BDC = 1,4-benzenedicarboxylate)具有类似的拓扑结构。此外,该化合物具有较低的紫外截止边(< 190 nm)和适中的双折射率(实验值 0.040@589.3 nm, 计算值 0.038@589.3 nm)。LiRb2LaB2O6还表现出较好的热学稳定性和水稳性,是一种新的具有MOF-5拓扑结构和短的紫外截止边的稀土硼酸盐。2. 其他三种稀土硼酸盐。除了基于镧的稀土硼酸盐外,本文还探索了钪硼酸盐和镥硼酸盐体系。其中,ScCaO(BO3)和ScCdO(BO3)是两种同构的非一致熔融化合物,三维结构由共平面的[BO3]基团和[ScO6]、[CaO6]/[CdO6]八面体基团构成。漫反射光谱表明,其紫外截止边分别为230 nm,249 nm。这两种化合物还表现出高的热稳定性。

内容类型学位论文
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/4966]  
专题新疆理化技术研究所_材料物理与化学研究室
作者单位中国科学院新疆理化技术研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
徐冬冬. 稀土硼酸盐和氟钛酸盐的合成,结构及光学性质研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017.
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