结晶学是近现代物理化学中前沿学科之一，非线性光学晶体在光谱仪、微电子、信息通讯等方面有着极为广阔的应用前景。硼酸盐晶体中硼氧基团可以形成BO3和BO4，进一步可以形成不同聚合度的孤立的、环状的、链状的、层状的、以及网状的硼氧基团。硼氧基团不仅结构丰富而且性能优异。同时碱金属或碱土金属阳离子有原子配位的多样性，碱金属或碱土金属硼酸盐有宽的透光波段。含有孤对电子的金属离子，可以形成六面体结构的金属离子，以及卤素离子可以作为复合离子。我们将硼氧功能基元和碱金属、碱土金属及其它离子基元组合起来，探索、设计和合成新型的碱

金属/碱土金属复合硼酸盐非线性光学材料，寻找具有潜在应用价值的新化合物。主要取得的成果如下：

1.通过顶部籽晶法生长了BaBiBO4晶体，通过对结构的分析，重新确定该化合物的结构。BaBiBO4属于正交晶系，点群为mmm，空间群为Pnma (No. 62), a = 8.5817(7)Å, b = 9.6802(7) Å, c = 5.1505(4) Å, Z = 4。BaBiBO4晶体结构主要特征是只含有孤立的BO3基团，该基团与BiO5通过共棱连接成沿b轴方向的一维链，Ba2+金属离子将这些链连接在一起形成了三维结构。通过高温固相法合成出了BaBiBO4纯相粉末。通过热学性能的分析和熔融后的X射线衍射图谱证实了BaBiBO4为同非成分熔融化合物。粉末漫反射光谱测试结果显示，截止边在310 nm左右。计算结果表明BaBiBO4有较大的双折射，是一种潜在的双折射晶体材料。

2. 在PbX-BaO-PbO-B2O3(X = Cl, Br) 体系中， 通过自发结晶法获得了

Pb2Ba3(BO3)3X (X = Cl, Br)单晶，并对结构进行了解析。这两种化合物是同构的化合物，属于正交晶系，点群为222，空间群为C2221 (No. 20)，Pb2Ba3(BO3)3Cl 晶胞参数为：a = 10.4706(11) Å, b = 14.4379(15) Å, c = 7.9454(9) Å, Z = 4；Pb2Ba3(BO3)3Br 晶胞参数为：a = 10.5385(13) Å, b = 14.2877(17) Å, c = 8.1074(10) Å, Z = 4。晶体解析结果和红外光谱均证实，结构中含有BO3 基团。BO3 基团的排列方式决定了这两种化合物

的晶胞参数在b 轴上收缩。Pb2Ba3(BO3)3Cl 的晶胞参数b = 14.4379(15) Å 却大于Pb2Ba3(BO3)3Br 晶胞参数 b = 14.2877(17) Å。Pb2Ba3(BO3)3X (X = Cl, Br)有较大的非线性光学效应，在Nd3+:YAG 调Q 激光器输出的1064 nm的条件下发现Pb2Ba3(BO3)3X(X = Cl, Br)晶体粉末样品的效应约为KDP 的3.2 倍，并且可以实现相位匹配。电结构理论计算表明Pb2Ba3(BO3)3X (X = Cl, Br)都是直接带隙化合物，Pb2Ba3(BO3)3Cl带隙是3.456 eV，Pb2Ba3(BO3)3Br 带隙是3.298 eV，并且与UV-Vis-NIR 漫反射光谱实验结果符合。

3.在MO2-CdO-B2O3(M = Rb, Cs)体系中，采用高温溶液法生长出M2Cd3B16O28 (M= Rb, Cs)晶体，并通过单晶衍射，对结构进行了解析。这两种也是同构型的。同属于单斜晶系，点群为2/m，空间群为C2/c (No. 15)， Rb2Cd3B16O28 的晶胞参数是a =21.4856(10) Å, b = 7.6852(4) Å, c = 13.3694(8) Å, β = 91.705(3)°, Z = 4；Cs2Cd3B16O28的晶胞参数是a = 21.621(3) Å, b = 7.6820(11) Å, c = 13.4170(18) Å, β = 91.068(8)°, Z =4。M2Cd3B16O28 (M = Rb, Cs)化合物主要的结构特征是含有一个(B16O34)∞双层硼氧结构，该层状结构与KBBF 的双层结构有一定的相似性。这些层状结构被CdO6 连接成三维的网络结构，Rb+ (Cs+)位于三维网络的空隙中。UV-Vis-NIR 漫反射图谱证实这两种化合物在260 – 3000 nm 范围有较高的光学透过性。理论计算表明光谱的吸收主要来自于O 原子p 轨道上的电子到Cd 原子的s 轨道上跃迁。电子结构理论计算表明M2Cd3B16O28 (M = Rb, Cs)都是直接带隙结构，Rb2Cd3B16O28 带隙是4.76 eV，Cs2Cd3B16O28 带隙是4.71 eV。

4. 在NaX-Na2O-B2O3 体系中通过高温熔液缓慢降温， 自发结晶获得了

Na11B21O36X2 (X = Cl, Br)单晶，并对单晶结构进行了解析。Na11B21O36X2 (X = Cl, Br)同构的化合物。同属于单斜晶系，点群为2/m，空间群是C2/c (No. 15)。Na11B21O36Cl2晶胞参数是 a = 15.6194(19) Å, b = 8.8794(11) Å, c = 23.8108(33) Å, β = 99.248(8)°, Z =4；Na11B21O36Br2 晶胞参数是a = 15.7219(17) Å, b = 8.9507(11) Å, c = 24.087(3) Å, β =100.728(9)°, Z = 4。Na11B21O36X2 (X = Cl, Br)化合物的结构的主要特征是含有一个类石墨烯的双层硼氧结构。UV-Vis-NIR 漫反射光谱证实Na11B21O36Br2 在216 – 3000 nm 范围内有较宽的透光范围。理论计算表明光谱的吸收主要来自于O 原子p 轨道上的电子到Br 的s 轨道上跃迁。电子结构理论计算表明Na11B21O36Br2 是直接带隙结构，带隙是4.61 eV，并且与UV-Vis-NIR 漫反射光谱实验结果符合。