商业化的紫外、深紫外二阶非线性光学晶体存在缺陷,限制了它们在实际过程中的应用。因此,探索性能优异的二阶非线性光学晶体是当前研究的一个重要方向。本论文以设计新型的紫外、深紫外二阶非线性光学晶体为目标,以抗衡离子是碱金属,碱土金属,稀土金属的硼酸盐为研究对象,在温和的反应条件下（水热法,表面活性剂热法,溶剂热法,低温熔融法）合成了一系列具有非中心对称结构的化合物,并对这些化合物进行结构和性能的表征,同时,基于密度泛函理论系统研究了这些化合物电子结构与光学性能间的关系。本论文研究的内容和结果如下:1)深紫外二阶非线性光学晶体MN₃（OH）(B₉O₁₆)[B（OH）₄]（M=Li,N=Ba;M=Na,N=Sr）的合成、晶体结构和性能研究采用简便的水热法获得一个碱金属-碱土金属硼酸盐Li Ba₃（OH）(B₉O₁₆)[B（OH）₄]。在该化合物的研究基础上,通过双阳离子取代的思想策略,同样利用水热法获得一例粉末倍频效应增强的化合物NaSr₃（OH）(B₉O₁₆)[B（OH）₄]。它们的结构是由B₉O₁₉初级构造单元组成的沸石型三维框架,区别在于三维孔道中的Sr²⁺,Na⁺阳离子改变了结构中非线性活性基元（BO₃基团以及无序的BO₄基团）的排列方式。两个化合物的紫外吸收截止边均在深紫外区域。倍频测试显示两个化合物在波长为1064 nm和532 nm的激光下均能够满足I类相位匹配,Li Ba₃（OH）(B₉O₁₆)[B（OH）₄]晶体尺寸为150-200μm时,二次谐波强度是K₂H₂PO₄（KDP）的1.2倍,NaSr₃（OH）(B₉O₁₆)[B（OH）₄]晶体尺寸为105-150μm时,二次谐波强度是KDP的3.2倍。基于密度泛函理论的第一原理理论计算分析了化合物的能带结构,态密度分布等与光学性能的关系,同时结合偶极矩计算研究了该化合物倍频效应增强的原因。2)碱土金属硼酸盐Ba₂[B₄O₇（OH）₂]和碱金属硼酸盐NaB₅O₇（OH）₂（H₂O）的合成、晶体结构和性能研究采用水热法和表面活性剂热法分别得到两个非中心对称结构的硼酸盐,Ba₂[B₄O₇（OH）₂]和NaB₅O₇（OH）₂（H₂O）。Ba₂[B₄O₇（OH）₂]的结构是一个由B₃O₈和B₃O₉六元环组成的一维硼酸链经Ba-O桥连形成的三维框架。化合物NaB₅O₇（OH）₂（H₂O）是一个由初级构造单元B₅O₁₀组成的双螺旋链通过氢键以及Na-O键连接形成的三维框架。两个化合物均具有较宽的紫外透过范围,紫外吸收截止边分别在242 nm和221 nm。化合物Ba₂[B₄O₇（OH）₂]在波长1064 nm激光下能够实现I类相位匹配,晶体尺寸为105-150μm时,二次谐波强度是KDP的2.2倍;化合物NaB₅O₇（OH）₂（H₂O）的二次谐波强度是KDP的0.1倍。结合能带结构,态密度分布等理论计算分析了两个化合物的二阶非线性光学来源,并比较了两者光学性能差异。此外,NaB₅O₇（OH）₂（H₂O）是首例表面活性剂条件下获得的硼酸盐,为探索合成新型二阶非线性硼酸盐提供了新途径。3)溶剂诱导法合成三种双碱金属硼酸盐及其结构和性能研究采用不同的极性混合溶剂得到一系列硼酸盐,NaK（B₅O₈）（OH）·H₂O,NaK₆[（B₄O₅）（OH）₄]₃（OH）·C₂H₅OH和Na_0.33K_1.67（B₄O₅）（OH）₄·3H₂O。化合物NaK（B₅O₈）（OH）·H₂O的结构由B₅O₁₁簇形成二维聚阴离子网络,再通过K-O和Na-O桥连形成三维框架。化合物NaK₆[（B₄O₅）（OH）₄]₃（OH）·C₂H₅OH的结构由B₄O₉簇通过氢键以及K-O,Na-O连接形成三维框架。化合物Na_0.33K_1.67（B₄O₅）（OH）₄·3H₂O是一个非中心对称结构的化合物,首次报道了该化合物的紫外吸收截止边在242 nm处,在波长1064nm激光下能够实现I类相位匹配,二次谐波强度是KDP的0.94倍。化合物Na_0.33K_1.67（B₄O₅）（OH）₄·3H₂O是一例潜在的紫外二阶非线性光学晶体材料。4)双碱金属硼磷酸盐Na₄MB₂P₃O₁₃（M=Rb,Cs）的合成、晶体结构和性能研究采用低温熔融法得到两个同构型的硼磷酸盐,Na₄MB₂P₃O₁₃（M=Rb,Cs）。它们的结构都是由B₂P₃O₁₄簇形成一维硼磷酸链,再经Na-O和Rb-O/Cs-O键连接形成三维框架。两个化合物的吸收截止边分别在紫外区241 nm和267 nm处。粉末倍频测试显示在1064 nm激光波长下两个化合物都满足I类相位匹配,在晶体尺寸为105-150μm时,Na₄RbB₂P₃O₁₃和Na₄CsB₂P₃O₁₃二次谐波强度分别是KDP的0.35和0.45倍。化合物的能带结构,态密度分布等理论计算结果表明化合物的二阶非线性光学性能主要来源于BO₄和PO₄基团。5)两种稀土硼酸盐Sc₂B₂O₅F₂和Lu（B₆O₉）（OH）₃的合成、晶体结构和性能研究采用低温熔融法得到一例中心对称结构的氟硼酸盐Sc₂B₂O₅F₂和一种非中心对称结构的硼酸盐Lu（B₆O₉）（OH）₃。化合物Sc₂B₂O₅F₂的结构是一个由B₂O₅簇通过Sc-O/Sc-F连接形成的三维框架。化合物Lu（B₆O₉）（OH）₃是一个由B₆O₁₅簇组成的三维阴离子框架,Lu³⁺在三维阴离子孔道中。Sc₂B₂O₅F₂和Lu（B₆O₉）（OH）₃的吸收截止边分别在紫外区227nm和351 nm处,卤素氟离子提高了化合物Sc₂B₂O₅F₂的透光范围。粉末倍频测试显示在波长1064 nm激光下Lu（B₆O₉）（OH）₃满足I类相位匹配,在晶体尺寸为105-150μm时,二次谐波强度是KDP的2.0倍。化合物Lu（B₆O₉）（OH）₃是一例具有潜在应用的紫外二阶非线性光学材料。