一种大尺寸硼钨酸镧晶体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大尺寸LaBWO6晶体的制备方法，其采用由LaBWO6、Li2W2O7、B2O3等粉体组成的体系，经熔盐法制得所述LaBWO6晶体；该熔盐体系中LaBWO6、Li2W2O7和B2O3粉体的摩尔含量分别用x1、x2、x3表示，则0

Preparation method of large size lanthanum tungstate crystal

The present invention discloses a method for preparing large-sized LaBWO6 crystals. The LaBWO6 crystals are prepared by molten salt method in a system composed of LaBWO6, Li2W2O7, B2O3 and other powders. The molar contents of LaBWO6, Li2W2O7 and B2O3 powders in the molten salt system are expressed by x1, x2 and x3 respectively, and the molar contents of the powders are expressed by 0.

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸硼钨酸镧晶体的制备方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种大尺寸LaBWO6晶体的制备方法。
技术介绍
LaBWO6作为钨酸盐与硼酸盐两种体系的复合盐，具有优良的物理化学性能，是作为激活离子掺杂的理想的基质晶体。正是因为该晶体优异性能，生长大尺寸的LaBWO6单晶长期以来吸引着人们的研究兴趣。然而，由于该化合物的晶体结构中兼有钨酸盐和硼酸盐的结构特征，生长原料中往往包含硼酸盐和钨酸盐，高温熔融状态下熔体粘度大，产物通常呈玻璃态而非晶态，所以LaBWO6晶体极难制备。L.Aleksandrov等人利用固相合成法或者水热法制备出LaBWO6或者激活离子掺杂的LaBWO6多晶粉末，研究了这些粉末晶体的结构特征和光电功能特性等。在这些工作中，研究者们合成出来的LaBWO6为多晶粉末或者为玻璃态结晶，导致无法对其进行深入的性能研究与开发。为了得到较大尺寸的LaBWO6晶体，孙传祥等人尝试了高温助熔剂法，其以Li2WO4与LiF的混合物为助熔剂，将其加热至1000℃，快速降温至饱和点后开始以1℃/d的降温速率缓慢降温，最后成功得到了大尺寸的LaBWO6晶体。但是，该助熔剂体系中含有LiF，有毒且有刺激性，在高温下挥发会对人体造成伤害。综上所述，要想制备较大尺寸的LaBWO6晶体，目前仍面临两方面问题：1，熔体体系粘度大，不利于晶体析出；2，现有的助熔剂体系中含有有毒氟化物，危害较大。
技术实现思路
为解决制备较大尺寸LaBWO6晶体所面临的问题，本专利技术提供了一种新型大尺寸LaBWO6晶体的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种大尺寸LaBWO6晶体的制备方法，其采用由LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体、B2O3粉体组成的体系，经熔盐法进行制备；该熔盐体系中LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体和B2O3粉体的摩尔含量分别用x1、x2、x3表示，则这三种化合物的含量比需满足0<x1<0.6，0.2≤x2<0.8，0<x3<0.7且x1+x2+x3=1。其中，LaBWO6粉体以La2O3、WO3和H3BO3为形成原料，Li2W2O7粉体以Li2CO3和WO3为形成原料，B2O3粉体的形成原料为H3BO3。在高温下，上述原料按照以下化学方程式进行反应：。其操作步骤为：按照上述化学反应式、根据所用LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体和B2O3粉体的摩尔比分别称取La2O3、WO3、H3BO3、Li2CO3，将其充分研磨均匀后转移到铂金坩埚中，并放置于高温炉内，以2℃/min升至300℃，然后按照1℃/min升至600℃，再按照2.5℃/min升至1050℃，在该温度下保温6-72h以使熔体充分一致熔融，并使熔体中的气体排出，然后将炉温从1050℃以1℃/h-10℃/h的速度缓慢降温，使熔体在1030℃-760℃的范围内充分析出LaBWO6晶体，再将晶体随炉冷却至室温，即可得到LaBWO6晶体。若使用籽晶进行晶体生长，其操作步骤为：按照上述化学反应式、根据所用LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体和B2O3粉体的摩尔比分别称取La2O3、WO3、H3BO3、Li2CO3，将其充分研磨均匀后转移到铂金坩埚中，并放置于高温炉内，以2℃/min升至300℃，然后按照1℃/min升至600℃，再按照2.5℃/min升至1050℃，在该温度下保温6-72h以使熔体充分一致熔融，并使熔体中的气体排出，然后在高于晶体饱和温度1-5℃时，将籽晶与坩埚中熔融态的液面接触，控制晶转速率为6-60rpm，降温速率为0.5-5℃/天，经过10-30天的降温周期后，将得到的晶体拉升至熔融态液面之上，随后将晶体随炉冷却至室温，即可得到大尺寸高质量LaBWO6晶体。所得LaBWO6的晶体结构参数为：空间群为P222，晶胞参数为：a=4.1，b=10.31，c=21.71，α=β=γ=90°。采用本专利技术方法制备LaBWO6晶体时，可以根据需要向其中掺杂Lu3+、Y3+、Gd3+、Ca2+、Yb3+、Er3+、Nd3+、Tm3+等离子，这些激活离子可替代晶格中的La3+或者B3+离子，从而制备出激活离子掺杂的LaBWO6晶体，并可对其晶体结构进行微调控。采用所得LaBWO6晶体或激活离子掺杂的LaBWO6晶体制备的固体光学器件系统可用于粒子探测、激光器件、光谱学器件、生物医学或军事领域。本专利技术的有益效果：本专利技术制备LaBWO6晶体的方法采用LaBWO6、Li2W2O7、B2O3等化合物粉体作为熔盐体系，其中不含氟化物，无毒环保；同时，高温熔体中含有粘度低且具挥发性的钨酸盐为体系原料，大大降低了熔体的粘度，有利于LaBWO6晶体析出。附图说明图1为实施例1制备的LaBWO6晶体片；图2为实施例2制备的LaBWO6晶体片；图3为实施例1-6制备出的LaBWO6晶体的XRD图谱。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1：按照LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体、B2O3粉体的摩尔比为1:1:1，且熔融之后总重为30克的规格称取La2O3、H3BO3、Li2CO3、WO3等原料，将称取的原料充分研磨均匀后转移到铂金坩埚中，并放置于高温炉内，以2℃/min升至300℃，然后按照1℃/min升至600℃，再按照2.5℃/min升至1050℃，在该温度下保温10h，然后将炉温从1050℃按照10℃/h的速率降至910℃，下铂丝充当籽晶，然后按照5℃/d的速率将炉温降至878℃，最后快速降至室温。炉温降至室温后，提起籽晶杆，取出坩埚，从铂丝上取下无色透明的晶体，用水清洗，烘干即得尺寸为15×10×0.2mm3的LaBWO6晶体。实施例2：按照LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体、B2O3粉体的摩尔比为1:2:1，且熔融之后总重为30克的规格称取La2O3、H3BO3、Li2CO3、WO3等原料，将称取的原料充分研磨均匀后转移到铂金坩埚中，并放置于高温炉内，以2℃/min升至300℃，然后按照1℃/min升至600℃，再按照2.5℃/min升至1050℃，在该温度下保温10h，然后将炉温从1050℃按照10℃/h的速率降至950℃，再按照5℃/h的速率将炉温降至930℃，下铂丝充当籽晶，按照5℃/d的速率降至915℃，最后快速降至室温。炉温降至室温后，提起籽晶杆，取出坩埚，从铂丝上取下无色透明的晶体，用水清洗，烘干即得尺寸为15×15×0.2mm3的LaBWO6晶体。实施例3：按照LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体、B2O3粉体的摩尔比为2:1:1，且熔融之后总重为30克的规格称取La2O3、H3BO3、Li2CO3、WO3等原料，将称取的原料充分研磨均匀后转移到铂金坩埚中，并放置于高温炉内，以2℃/min升至300℃，然后按照1℃/min升至600℃，再按照2.5℃/min升至1050℃，在该温度下保温10h，然后将炉温从1050℃按照10℃/h的速率降至1000℃，再按照5℃/h的速率将炉温降至900℃，最后快速降至室温。炉温降至室温后，取出坩埚，挑出无色透明的晶体，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸LaBWO6晶体的制备方法，其特征在于：采用由LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体、B2O3粉体组成的体系，经熔盐法进行制备。

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸LaBWO6晶体的制备方法，其特征在于：采用由LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体、B2O3粉体组成的体系，经熔盐法进行制备。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：该熔盐体系中LaBWO6粉体、Li2W2O7粉体和B2O3粉体的摩尔含量分别用x1、x2、x3表示，则0<x1<0.6，0.2≤x2<0.8，0<x3<0.7且x1+x2+x3=1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：晶体的生长温度区间为1030℃-760℃。4.根据权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凌云，林燕萍，蔡秋婵，杨志锋，王国强，潘坚福，于岩，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35