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本论文以探索新型硼酸盐晶体为目的,采用高温溶液法生长出五种硼酸盐小单晶:Na3ZnB5O10、Na3MgB5O10、Bi2ZnB2O7、CaB6O10及Sr2B16O26。在RigakuAFC7R X-射线四圆衍射仪上对这些单晶进行X-射线衍射数据收集,运用SHELX-97软件以直接法解晶体结构,并对它们的红外光谱进行了分析和研究。
Na3ZnB5O10以空间群P21/n结晶,晶胞参数为:a=6.6725(7)A,b=18.1730(10)A,c=7.8656(9)A,β=114.604(6)°,V=867.18(14)A3,Z=4。Na3ZnB5O10展现了一种新颖的层状结构,其基本结构单元[B5O10]5-双环基团通过与ZnO4四面体共用顶点氧原子形成二维[ZnB5O10]3-阴离子层,Na+离子填充在层与层之间的空隙中以及[ZnB5O10]3-层在[101]方向伸展的开放孔道内。
Na3MgB5O10以空间群Pbca结晶,晶胞参数为:a=7.838(1)A,b=12.288(1)A,c=18.180(2)A,Z=8。Na3MgB5O10结构中的[B5O10]5-双环基团通过与MgO4四面体共用顶点氧原子形成了的二维2∞[MgB5O10]3-层,Na+离子填充在层与层之间的空隙中。
Bi2ZnB2O7属于正交晶系Pba2空间群,晶胞参数为:a=10.819(2)A,b=11.023(2)A,c=4.890(1)A,Z=4。该单晶结构中包含了由两个[BO3]3-基团组成的[B2O5]4-基团和两个[BO4]5-基团组成的[B2O7]8-基团,这两个基团与[ZnO4]6-四面体通过共用O原子的方式连接成二维2∞[ZnB2O7]6-层,这些层通过Bi3+离子进一步结合形成三维网状结构。粉末倍频效应测试表明,其倍频强度为KDP(KH2PO4)的4倍。
CaB6O10属于单斜晶系,空间群为P21/c,其晶胞参数为:a=9.799(1)A,b=8.705(1)A,c=9.067(1)A,β=116.65(1)°,Z=4℃aB6O10展现了一种新颖的结构,两个[B3O7]5-基团通过共用一个氧原子形成了[B6O13]8-基团,又通过[B6O13]8-基团与周围的六个相同的基团连接进一步形成三维3∞[B6O10]2-的网状结构,其简化符号是6:3∞[2×(3:2△+T)]。该结构中沿三个晶轴方向都有开放的孔道,Ca2+离子填充在这些孔道内。
Sr2B16O26属于单斜晶系,空间群为P21/c,其晶胞参数为:a=8.408(1)A,b=16.672(2)A,c=13.901(2)A,β=106.33(1)°,Z=4。Sr2B16O26的晶体结构是由一种新颖的复杂的三维阴离子基团[B16O20O12/2]4-所构成,而这个阴离子基团则是由三个[B3O3O4/2]-基团、一个[B5O6O4/2]-基团和两个BO3基团连接而成的。每一个B16O26基团与12个类似的基团通过共用终端氧原子形成三维的3∞[B16O26]4-网状结构,其简化符号是16:3∞[3×(3:2△+T)+(5:4△+T)+2△]。在该三维网状结构中沿a轴和c轴方向有开放的孔道,Sr2+离子填充在这些孔道内。
其中Bi2ZnB2O7以非心空间群结晶,是潜在的非线性光学材料。