專利名稱：大尺寸二羥基五硼酸鋰晶體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單晶的制備方法，特別是二羥基五硼酸鋰(Li3B5O8(OH)2)單晶的制備方法。
背景技術(shù)：
1978年蘇聯(lián)的O. S. Bondareva等人在添加了 MnO的銅安瓿中，以B203、Li20、H20為原料，以ZnO為礦化劑，在250，350，450°C和1000個(gè)大氣壓的條件下，制備了二羥基五硼酸鋰(Li3B5O8(OH)2)單晶。1992年，印度的K. BYRAPPA等人在O. S. Bondareva等人的工作基礎(chǔ)上，繪制了ZnO-B2O3-Li2O-H2O體系在250，350，450°C的相圖，并發(fā)現(xiàn)了該體系下獲得二羥基五硼酸鋰 較好的礦化劑甲酸(HCOOH)，同時(shí)獲得了尺寸為15X15X12mm3的單晶。2010年，陜西師范大學(xué)的李平和劉志宏使用吡啶作為礦化劑，以H3BO3和Li2B4O7 · 3H20為原料，在溫度170°C的條件下，合成了二羥基五硼酸鋰單晶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種大尺寸二羥基五硼酸鋰晶體的制備方法，該方法采用水熱法，通過(guò)程序降溫或自然降溫的方法即可得到大尺寸二羥基五硼酸鋰晶體Li3B5O8(OH)2。該晶體生長(zhǎng)過(guò)程具有操作簡(jiǎn)單，無(wú)需礦化劑、溫度適中、生長(zhǎng)速度快、生長(zhǎng)周期短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)本發(fā)明所述方法獲得的晶體尺寸為6-30 X 6-30 X 4-24mm3。本發(fā)明所述的大尺寸二羥基五硼酸鋰晶體的制備方法，該晶體的分子式為L(zhǎng)i3B5O8(OH)2,屬于四方晶系，空間群為P4A2，分子量為236. 89，單胞參數(shù)為a = 6. 8346 k，c =14. 5417 A，具體操作按下列步驟進(jìn)行a、將含鋰化合物 Li2C03、Li2SO4, LiOH, LiN03、LiCl、LiCH3COO 或 LiClO4 與 H3BO3 或B2O3置于研缽中研磨，混合均勻，加入到體積為25-100mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入去離子水5-50mL，使其充分混合均勻，再加入Na0H、Li0H或KOH調(diào)節(jié)pH值8_11，其中Li+和BO/—的摩爾比I 1-5 ；b、將步驟a中混合物所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入相應(yīng)的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；C、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20_60°C /h的升溫速率升至溫度120-200°C，恒溫1-15天，再以溫度4-50°C /h的速率降溫或自然冷卻至室溫；d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將清液濾去，即可得到大尺寸二羥基五硼酸鋰透明晶體。步驟c將溶液放在干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)釜中。本發(fā)明所述方法為水熱法，即將起始原料按照一定比例混合后，在一定溫度范圍內(nèi)通過(guò)密封的反應(yīng)釜中高溫高壓反應(yīng)，通過(guò)程序降溫或恒溫的方法即可得到大尺寸透明的二羥基五硼酸鋰晶體。本發(fā)明所述的二羥基五硼酸鋰晶體，其化學(xué)式為L(zhǎng)i3B5O8(OH)2，采用水熱法按下列化學(xué)反應(yīng)式制備晶體(I) LiN03+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+N03_(2) LiCl+H3B03+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+Η20+0Γ(3) LiCH3C00+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+CH3C0(T(4) LiC104+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C104_(5) Li2C03+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C032_(6) Li2S04+H3B03+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+S042_(7) LiN03+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+N03_ (8) LiCl+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+Η20+0Γ(9) LiCH3C00+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+CH3C0(T(10) LiC104+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C104_(11) Li2C03+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C032_(12) Li2S04+B203+0r+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+S042'本發(fā)明中原料為市售的試劑，通過(guò)本發(fā)明所述的方法獲得的晶體透明，具有操作簡(jiǎn)單，無(wú)需礦化劑、溫度適中、生長(zhǎng)速度快、生長(zhǎng)周期短、成本低等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明晶體圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :以化學(xué)反應(yīng)式LiN03+H3B03+0!T+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+N03_ 制備二羥基五硼酸鋰晶體，具體操作步驟如下a、將LiNO3與H3BO3加入到體積為25mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再加入去離子水5mL，使其充分混合均勻，再加入LiOH調(diào)節(jié)pH 8，其中LiNO3與H3BO3摩爾比為1:1;b、將步驟a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)爸中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；C、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20°C /h的升溫速率升至120°C，恒溫I天，再以溫度4°C /h的降溫速率冷卻至室溫；d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即可得到14X 14X IOmm3的二羥基五硼酸鋰晶體透明晶體。實(shí)施例2 以化學(xué)反應(yīng)式LiCH3C00+H3B03+0!T+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+CH3C0(T 制備二羥基五硼酸鋰晶體a、將LiCH3COO與H3BO3加入到體積為35mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再加入去離子水15mL，使其充分混合均勻，再加入NaOH調(diào)節(jié)pHIO，其中LiCH3COO與H3BO3的摩爾比為1:2;b、將步驟a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)爸中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；C、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度30°C /h的升溫速率升至150°C，恒溫5天，自然冷卻至室溫；d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即可得到lOXlOXSmm3的二羥基五硼酸鋰透明晶體。實(shí)施例3 以化學(xué)反應(yīng)式LiCl+B203+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+Cl_制備二羥基五硼酸鋰晶體
a、將LiCl與B2O3加入到體積為50mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再加入去離子水20mL，使其充分混合均勻，再加入LiOH調(diào)節(jié)pH值11，其中LiCl與B2O3的摩爾比 為 I : I ;b、將步驟a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)爸中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；C、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度35°C /h的升溫速率升至140°C，恒溫8天，再以溫度15°C /h的降溫速率冷卻至室溫；d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即可得到15X 15X 12mm3的二羥基五硼酸鋰透明晶體。實(shí)施例4 以化學(xué)反應(yīng)式LiC104+H3B03+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C104_ 制備二羥基五硼酸裡晶體a、將LiClO4與H3BO3加入到體積為65mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再加入去離子水30mL，使其充分混合均勻，再加入KOH調(diào)節(jié)pH值9. 5，其中LiClO4與H3BO3的摩爾比為1:2;b、將步驟a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)爸中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；C、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度60°C /h的升溫速率升至200°C，恒溫15天，再以溫度50°C /h的降溫速率冷卻至室溫； d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即可得到25X 25X 20mm3的二羥基五硼酸鋰透明晶體。實(shí)施例5 以化學(xué)反應(yīng)式Li2C03+H3B03+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+C032_ 制備二羥基五硼酸鋰晶體a、將Li2CO3與H3BO3加入到體積為75mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入，再加入去離子水40mL，使其充分混合均勻，再加入KOH調(diào)節(jié)pH值9，其中Li2CO3與H3BO3的摩爾比為1:5;b、將步驟a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)爸中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；C、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度50°C /h的升溫速率升至180°C，恒溫10天，自然冷卻至室溫；
d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即可得到30X30X24mm3的二羥基五硼酸鋰透明晶體。實(shí)施例6 以化學(xué)反應(yīng)式Li2S04+B203+0H_+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+S042_ 制備二羥基五硼酸鋰晶體a、將Li2SO4加入到體積為85mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入B2O3，再加入去離子水45mL，使其充分混合均勻，再加入KOH調(diào)節(jié)pH值10，其中Li2SO4與B2O3的摩爾比為1:2;b、將步驟a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)爸中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；
C、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度50°C /h的升溫速率升至170°C，恒溫12天，再以溫度45°C /h的降溫速率冷卻至室溫；d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即可得到18X 18X 14mm3的mm3的二羥基五硼酸鋰透明晶體。實(shí)施例7 以化學(xué)反應(yīng)式Li2S04+H3B03+0H-+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+S042_ 制備二羥基五硼酸裡晶體a、將Li2SO4與H3BO3加入到體積為IOOmL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再加入去離子水50mL，使其充分混合均勻，再加入KOH調(diào)節(jié)pH值12，其中Li2SO4與H3BO3的摩爾比為I : 2. 5 ;b、將步驟a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)爸中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；C、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度60°C /h的升溫速率升至200°C，恒溫15天，再以溫度50°C /h的降溫速率冷卻至室溫；d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即可得到IOX IOXSmm3的二羥基五硼酸鋰透明晶體。實(shí)施例8 以化學(xué)反應(yīng)式 LiN03+B203+0!T+H20 — Li3B5O8 (OH) 2+H20+N031_ 制備晶體a、將LiNO3與B2O3加入到體積為50mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再加入去離子水30mL，使其充分混合均勻，再加入NaOH調(diào)節(jié)pH值11，其中LiNO3與B2O3的摩爾比為 I : 2. 5 ;b、將步驟a中的混合溶液所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)爸中，將反應(yīng)爸活塞旋緊；C、將步驟b中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度25°C /h的升溫速率升至120°C，恒溫3天，自然冷卻至室溫；d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將含有晶體的溶液過(guò)濾，即可得到6X6X4mm3的二羥基五硼酸鋰透明晶體。
權(quán)利要求
1.一種大尺寸二羥基五硼酸鋰晶體的制備方法，其特征在于該晶體的分子式為L(zhǎng)i3B5O8(OH)2,屬于四方晶系，空間群為P4A2，分子量為236. 89，單胞參數(shù)為a 二 6. 8346 k,c =14. 5417 A，具體操作按下列步驟進(jìn)行a、將含鋰化合物L(fēng)i2CO3' Li2SO4' LiOH, LiNO3' LiCl、LiCH3COO 或 LiClO4 與 H3BO3 或 B2O3置于研缽中研磨，混合均勻，加入到體積為25-100mL的高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，加入去離子水5-50mL，使其充分混合均勻，再加入NaOH、LiOH或KOH調(diào)節(jié)pH值8_11，其中Li+和BO廣的摩爾比I 1-5 ； b、將步驟a中混合物所在的聚四氟乙烯內(nèi)襯蓋子旋緊，裝入相應(yīng)的高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)爸活塞旋緊； C、將步驟c中的高壓反應(yīng)釜放置在恒溫箱內(nèi)，以溫度20-60°C /h的升溫速率升至溫度120-200°C，恒溫1-15天，再以溫度4-50°C /h的速率降溫或自然冷卻至室溫； d、打開(kāi)高壓反應(yīng)釜，將清液濾去，即可得到大尺寸二羥基五硼酸鋰透明晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟c將溶液放在干凈無(wú)污染的高壓反應(yīng)釜中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大尺寸二羥基五硼酸鋰晶體的制備方法，該晶體分子式為L(zhǎng)i3B5O8(OH)2，四方晶系，空間群為P41212，分子量為236.89，單胞參數(shù)為采用水熱法，通過(guò)程序降溫或自然降溫的方法即可得到大尺寸二羥基五硼酸鋰晶體。該晶體生長(zhǎng)過(guò)程具有具有操作簡(jiǎn)單，無(wú)需礦化劑、溫度適中、生長(zhǎng)速度快、生長(zhǎng)周期短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)本發(fā)明所述方法獲得的晶體尺寸為6-30×6-30×4-24mm3。
文檔編號(hào)C30B29/22GK102839422SQ201210367790
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者潘世烈, 郭新鋒, 韓健 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所