Способ получения бората α-licdbo3



Способ получения бората α-licdbo3
Способ получения бората α-licdbo3
Способ получения бората α-licdbo3
Способ получения бората α-licdbo3
G02F1/0063 - Устройства или приспособления для управления интенсивностью, цветом, фазой, поляризацией или направлением света, исходящего от независимого источника, например для переключения, стробирования или модуляции; нелинейная оптика (термометры с использованием изменения цвета или прозрачности G01K 11/12; с использованием изменения параметров флуоресценцией G01K 11/32; световоды G02B 6/00; оптические устройства или приспособления с использованием подвижных или деформируемых элементов для управления светом от независимого источника G02B 26/00; управление светом вообще G05D 25/00; системы визуальной сигнализации G08B 5/00; устройства для индикации меняющейся информации путем выбора или комбинации отдельных элементов G09F 9/00; схемы и устройства управления для приборов
C30B1/02 - Выращивание монокристаллов (с использованием сверхвысокого давления, например для образования алмазов B01J 3/06); направленная кристаллизация эвтектик или направленное расслаивание эвтектоидов; очистка материалов зонной плавкой (зонная очистка металлов или сплавов C22B); получение гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой (литье металлов, литье других веществ теми же способами или с использованием тех же устройств B22D; обработка пластмасс B29; изменение физической структуры металлов или сплавов C21D,C22F); монокристаллы или гомогенный поликристаллический материал с определенной структурой; последующая обработка монокристаллов или гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой (для изготовления полупроводниковых приборов или их частей H01L);
C01P2002/72 - Неорганическая химия (обработка порошков неорганических соединений для производства керамики C04B 35/00; бродильные или ферментативные способы синтеза элементов или неорганических соединений, кроме диоксида углерода, C12P 3/00; получение соединений металлов из смесей, например из руд, в качестве промежуточных соединений в металлургическом процессе при получении свободных металлов C21B,C22B; производство неметаллических элементов или неорганических соединений электролитическими способами или электрофорезом C25B)

Владельцы патента RU 2729805:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (БИП СО РАН) (RU)

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к технологии получения поликристаллических боратов, которые могут найти применение в качестве нелинейно-оптических материалов. Способ получения низкотемпературной модификации двойного бората лития и кадмия α-LiCdBO3 путем термической обработки исходной смеси Li2CO3, CdO и H3BO3 заключается в том, что смесь дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мол.%: Li2CO3 - 20,0; CdO - 39,6; H3BO3 - 40,0; MnO - 0,40, при этом термообработку полученной смеси осуществляют при температуре 350°С, затем 500°С и 650°С в течение 10, 40 и 50 ч соответственно. Введение в состав примесной добавки оксида марганца приводит к стабилизации гексагональной модификации кристаллической структуры LiCdBO3. В результате получают однофазный целевой продукт двойного бората α-LiCdBO3 при меньших энергозатратах и продолжительности процесса. 2 табл., 1 пр., 1 ил.

 

Изобретение относится к области материаловедения, в частности, к способу получения поликристаллических боратов, которые могут найти применение в качестве нелинейно-оптических материалов, используемых как эффективные преобразователи лазерного излучения в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне оптического спектра.

Двойной борат LiCdBO3 кристаллизуется в 3 полиморфных модификациях: 2 низкотемпературных (триклинной, гексагональной [α-форма]) и высокотемпературной (β-форма).

Соединение α-LiCdBO3 кристаллизуется в гексагональной сингонии (пр. гр. Р-6) и имеет в кристаллической структуре плоские тригональные анионные ВО33- группы, которые изолированы друг от друга [1, 2] и проявляет большой эффект генерации второй оптической гармоники (ГВГ) (коэффициент эффективной нелинейной восприимчивости deff=3 относительно deff KH2PO4) [3].

(1. Казанская Е.В., Сандомирский П.А., Симонов М.А., Белов Н.В. Кристаллическая структура LiCdBO3 // Доклады Академии Наук СССР. 1978. Т. 238. №6. С. 1340-1343.

2. Соколова Е.В., Симонов М.А., Белов Н.В. Уточненная кристаллическая структура гексагональной модификации LiCdBO3 // Кристаллография. 1980. Т. 25. Вып.6. С.1285 1286.

3. Yin X.D., Huang Q.Z., Ye S.S., Lei S.R. and Chen C.T. Search for the borate nonlinear optical materials: synthesis of lithium cadmium borate α-iCdBO3 // Acta Chim. Sin. 1985. V. 43. №9. P. 822-826).

В работах [1-3] описаны способы выращивания монокристаллов α-LiCdBO3.

Известны способы получения поликристаллического α-LiCdBO3.

(4. Булудов Н.Т., Караев З.Ш., Абдуллаев Г.К. Система LiBO2 - CdO // Журн. неорган. химии. 1985. Т. 30. Вып.6. С. 1523-1526.

5. Wei L., Huang Q-Z., Zhou Z., Yin X.-D., Dai G.-Q. and Liang J.-K. Phase diagram of the LiBO2-CdO system, phase transition, and structure of LiCdBO3 // Journal of Solid State Chemistry. 1990. Vol. 89. Issue 1. P. 16-22.

6. Хамаганова Т.Н., Хумаева Т.Г. Фазовые равновесия в системе Li2O-CdO-B2O3 // Ж. неорган, химии. 2014. Т .59, №1. С .76-80).

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются способы получения бората α-LiCdBO3 методом твердофазных реакций [4-6].

Известные способы синтеза имеют следующие недостатки. В [4] предварительно получали LiBO2, добавляли CdO, а затем образцы плавили при 900-1100°С в течение 6-8 ч. Полученные сплавы измельчали, перетирали и отжигали при 550-600°С в течение 20-30 ч и более. В [5] также предварительно получали LiBO2 прессованием таблеток из Li2CO3 и Н3ВО3 с последующим отжигом при 800°С течение 7 дней. Затем смесь LiBO2 и CdCO3 тщательно перетирали, таблетировали под давлением и отжигали при 620°С. Общее время отжига составляло 15 дней. Согласно [5] после этого образцы обрабатывали при 1300°С в течение 10 мин., доводя до плавления, в результате чего они становились прозрачными и аморфными. По мнению авторов, в процессе кристаллизации жидких образцов β-LiCdBO3 формируется сначала при 320°С, существует до 520°С, затем переходит в α-LiCdBO3.

В [6] выдержка при 600°С в течение 40 ч не привела к получению однофазного искомого продукта, в образце присутствовали обе модификации α- и β-LiCdBO3, разделить которые не представилось возможным.

Таким образом, описанные [4, 5] способы получения являются продолжительными, трудоемкими и энергетически затратными, а в способе [6] отмечена невозможность выделения низкотемпературной α-формы.

Цель изобретения - разработка способа получения однофазного целевого продукта за счет сокращения продолжительности прокаливания и снижения энергозатрат в процессе синтеза.

Поставленная цель достигается введением в состав примесной добавки оксида марганца, приводящей к стабилизации гексагональной модификации кристаллической структуры LiCdBO3.

Для достижения поставленной цели при получении α-LiCdBO3 в качестве исходных реагентов используют смесь Li2CO3 (20,0 мол. %), CdO (39,6 мол. %), Н3ВО3 (40,0 мол. %), в которую добавляют MnO (0,40 мол. %), после чего шихту подвергают ступенчатой термообработке на воздухе при подъеме температуры от 350°С до 650°С течение 100 часов.

Данное изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. Смесь из Li2CO3 навеской 1,8720 г (20,0 мол. %), CdO навеской 6,4431 г. (39,6 мол. %), Н3ВО3 навеской 3,1329 г (40,0 мол. %), MnO навеской 0,0360 г (0,40 мол. %) тщательно растирали в агатовой ступке. Полученную смесь отжигали в платиновом тигле на воздухе при температуре 350°С, затем 500°С и 650°С в течение 10, 40 и 5 0 часов с промежуточными перетираниями через каждые 8-10 ч, соответственно (сравнение режимов синтеза приведено в табл. 1).

Исходные вещества, использованные в работе, имели квалификацию «х.ч.»: карбонат лития Li2CO3, борная кислота Н3ВО3, оксиды кадмия CdO и марганца MnO. Предварительно Li2CO3 прокаливали при 400°С, а CdO и MnO при 500°С в течение 4-5 часов до постоянного веса.

Достижение равновесия твердофазных реакций контролировали методом рентгенофазового анализа (РФА) [порошковый автоматический дифрактометр D8 Advance Bruker AXS (Cu Kα-излучение)]. Рентгенограмма полученной фазы α-LiCdBO3 приведена на Фиг. Параметры элементарной ячейки α-LiCdBO3 уточняли с использованием данных с монокристалла [2]. Кристаллографические характеристики полученного соединения представлены в табл. 2.

Использование предлагаемого способа получения двойного бората лития-кадмия обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества.

В результате использования смеси исходных веществ Li2CO3 (20,0 мол. %), CdO (39,6 мол. %), Н3ВО3 (40,0 мол. %), в которую добавляют MnO (0,40 мол. %), получена однофазная низкотемпературная модификация двойного бората лития - кадмия α-LiCdBO3, при этом синтез осуществляется при меньших энергозатратах и продолжительности процесса.

Использование заявляемого изобретения позволяет получать двойной борат α-LiCdBO3, который может быть использован в качестве оптического материала с высокими значениями нелинейной восприимчивости.

Способ получения низкотемпературной модификации двойного бората лития и кадмия α-LiCdBO3 путем термической обработки исходной смеси Li2CO3, CdO и Н3ВО3, отличающийся тем, что смесь дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мол. %: Li2CO3 - 20,0; CdO - 39,6; Н3ВО3 - 40,0; MnO - 0,40, при этом термообработку полученной смеси осуществляют при температуре 350°С, затем 500°С и 650°С в течение 10, 40 и 50 ч соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению монокристаллов метабората бария ΒaΒ2O4 (ВВО), применяемых в лазерных системах. Рост кристалла ВВО осуществляют в прецизионной нагревательной печи, обладающей высокой симметрией и стабильностью теплового поля из высокотемпературного раствора-расплава, включающего расплав бората бария ΒaΒ2O4 и комплексный растворитель на основе эвтектического состава LiF - NaF с избытком B2O3 от 3 до 7 вес.

Изобретение относится к получению монокристаллов метабората бария ΒaΒ2O4 (ВВО), применяемых в лазерных системах. Рост кристалла ВВО осуществляют в прецизионной нагревательной печи, обладающей высокой симметрией и стабильностью теплового поля из высокотемпературного раствора-расплава, включающего расплав бората бария ΒaΒ2O4 и комплексный растворитель на основе эвтектического состава LiF - NaF с избытком B2O3 от 3 до 7 вес.

Изобретение относится к монокристаллам литиевых халькогенидов, предназначенных к применению в нелинейной оптике для реализации перестройки лазерного излучения видимого и ближнего ИК-диапазона в средний ИК-диапазон.

Изобретение относится к монокристаллам литиевых халькогенидов, предназначенных к применению в нелинейной оптике для реализации перестройки лазерного излучения видимого и ближнего ИК-диапазона в средний ИК-диапазон.

Изобретение относится к области получения кристалла трибората лития LiB3O5 (LBO), являющегося высокоэффективным нелинейно-оптическим материалом, применяющимся для пассивного преобразования частоты лазерного излучения.

Изобретение относится к области получения кристалла трибората лития LiB3O5 (LBO), являющегося высокоэффективным нелинейно-оптическим материалом, применяющимся для пассивного преобразования частоты лазерного излучения.

Группа изобретений относится к лазерной технике. Способ генерирования фемтосекундных ультрафиолетовых лазерных импульсов, реализуемый соответствующей системой, включает направление на нелинейный оптический кристалл первого лазерного импульса, имеющего основную длину волны в ближней инфракрасной области электромагнитного спектра, при этом первый лазерный импульс имеет длительность импульса менее 1000 фемтосекунд.

Изобретение относится к области оптического материаловедения и касается материала для визуализации лазерного излучения ближнего ИК-диапазона спектра (1800÷2150 нм) в видимый спектральный диапазон (635÷670 нм).

Изобретение относится к области оптики и касается способа генерации узкополосного терагерцового излучения. Генерация осуществляется путем воздействия линейно поляризованными фемтосекундными лазерными импульсами на входную поверхность анизотропного нелинейного монокристалла, приводящего к преобразованию излучения с терагерцовым выходом в направлении распространения лазерных импульсов при длине прохождения этих импульсов в монокристалле, равной длине поглощения в нем терагерцового излучения на рабочей частоте, и терагерцовым выходом в обратном направлении, при длине прохождения, превышающей длину поглощения терагерцового излучения на рабочей частоте.

Изобретение относится к области нелинейной оптики, а именно к оптическим материалам, обладающим способностью к изменению пропускания ультрафиолетового излучения при воздействии на них управляющего излучения.

Изобретение относится к способу управления беспилотным летательным аппаратом малого класса. Для управления беспилотным летательным аппаратом формируют импульсное модулированное вращающимся растром оптическое излучение с широкой диаграммой направленности, перемещающееся в пространстве, излучают его в направлении беспилотного летательного аппарата, регистрируют его матричным фотоприемником с изменяющейся диаграммой направленности, установленным на беспилотном летательном аппарате, вычисляют линейную скорость вращения растра и длительность модулированного оптического излучения, с использованием которых формируют команды управления беспилотным летательным аппаратом, передают команды управления на исполнительное устройство.
Наверх