Способ получения монокристаллов силиката калия и ниобия k* 002(nbo)*002si*004o*001*002

 

Использование: изобретение относится к способу получения в гидротермальных условиях монокристаллов K₂(NbO)₂Si₄O₁₅ и может быть использовано в нелинейной оптике. Сущность изобретения: способ гидротермального получения монокристаллов K₂(NbO)₂Si₄O₁₂ заключается в том, что появляется возможность получения монокристаллов размером до 2 - 3 мм, а также отпадает необходимость употребления дорогостоящих материалов, таких как Pt, позволяющий получить монокристаллы, пригодные для измерения их физических свойств и применения монокристаллов K₂(NbO)₂Si₄O₁₂ в виде затравок для выращивания крупных монокристаллических образцов для использования их в качестве нелинейно-оптического материала. Сущность способа состоит в том, что синтез проводится в гидротермальных условиях при температуре 400 - 600^oC и давлении жидкой фазы 900 - 1300 атм, при отношении компонентов смеси Nb₂O₅/SiO₂ - 1:1 - 1:5, а в качестве раствора используют водные растворы KOH или KF или K₂CO₃ или смеси KOH с KF или KOH с K₂CO₃ или KOH с KF и KCL.

Изобретение относится к способу получения в гидротермальных условиях монокристаллов K₂(NbO)₂ Si₄O₁₂ и может быть использовано в нелинейной оптике.

Известен способ получения кристаллов K₂(NbO)₂Si₄O₁₂ принятый нами за прототип, включающий нагревание в платиновом тигле смеси, состоящей из KNO₃, Nb₂O₅, SiO₂, компоненты которой взяты в стехиометрических пропорциях, до температуры 1150^oC.

Hедостатком способа является необходимость использования дорогостоящих неактивных температурно-устойчивых материалов, проведения опытов при высоких температурных режимах > 1000^oC и невозможность получения монокристаллов K₂(NbO)₂Si₄O₁₂ размеров, достаточных для их дальнейшего использования.

Преимущество предлагаемого способа гидротермального получения кристаллов K₂(NbO)₂Si₄O₁₂ заключается в том, что появляется возможность получения монокристаллов размером до 2 3 мм, а также отпадает необходимость употребления дорогостоящих материалов, таких как Pt, так как процесс ведут при температурах, не превышающих 500^oC. Технический эффект заключается в использовании гидротермального синтеза, позволяющего получить монокристаллы K₂(NbO)₂Si₄O₁₂, пригодные для измерения их физических свойств и применения этих монокристаллов в виде заставок для выращивания крупных монокристаллических образцов для использования их как нелинейно-оптический материал.

Способ реализуется следующим образом. Смесь оксидов Nb₂O₅ и SiO₂ реактивы марок ЧДА, ХЧ, ОСЧ, помещалась в стандартный автоклав периодического действия, футерованный Си, и заливалась раствором следующего состава в мас. KOH 20, KF 20, KCl 20. Для приготовления растворов использовались реактивы марок ХЧ и ЧДА. Растворы готовят последовательно в отдельных боксах. В одном 20 г KOH растворяют в 100 мл раствора H₂O в другом 20 г KF растворяют в 100 мл раствора H₂O, в третьем растворяют 20 г KCl в 100 мл раствора H₂О. Полученные растворы сливают и перемешивают при комнатной температуре. Полученный состав заливают в футерованный медью автоклав периодического действия.

Автоклав герметизируют и устанавливают в печь сопротивления, где его нагревают до температуры 400^o-600^oС при давлении жидкой фазы 900-1300 атм.

При более низких параметрах скорость кристаллизации резко падает. Более высокие параметры требуют создания более сложной аппаратуры. Длительность опыта 10-14 суток. За меньшее время опыта кристаллизация не успевает пройти полностью. Размер полученных монокристаллов 2 мм.

Пример 1.

В стандартный автоклав, футерованный медью, помещают смесь оксидов Nb₂O₅ и SiO₂ в отношении 1 1, заливают раствор KOH - 20% и выдерживают в течение 10 суток при температуре 400^oC и давлении жидкой фазы 1000 атм. Размер полученных монокристаллов до 0,5 мм.

Пример 2.

В стандартный автоклав, футерованный медью, помещают смесь оксидов Nb₂О₅ и SiО₂ в отношении 1 3, заливают раствор KF 40% и выдерживают в течение 12 суток при 500^oC и давлении жидкой фазы 1200 атм. Размер полученных монокристаллов 3 мм.

Пример 3.

В стандартный автоклав, футерованный медью, помещают смесь оксидов Nb₂O₅ и SiО₂ в отношении 1 2, заливают раствор KOH - 20% и KF 20% и выдерживают в течение 13 суток при температуре 450^oC и давлении жидкой фазы 1100 атм. Размер полученных монокристаллов 2,5 мм.

Пример 4.

В стандартный автоклав, футерованный медью, помещают смесь оксидов Nb₂O₅и SiO₂ в отношении 1 4, заливают раствор KOH 47% и K₂CO₃ 40% и выдерживают в течение 12 суток при температуре 550^oC и давлении жидкой фазы 1200 атм. Размер полученных монокристаллов 0,5 мм.

Пример 5.

В стандартный автоклав, футерованный медью, помещают смесь оксидов Nb₂O₅ и SiO₂ в отношении 1 1,5, заливают раствор K₂CO₃ 10% и выдерживают в течение 14 суток при температуре 530^oC и давлении жидкой фазы 900 атм. Размер полученных монокристаллов 1 мм.

Формула изобретения

Способ получения монокристаллов силиката калия и ниобия K₂(NbO)₂Si₄O₁₂ синтезом из смеси оксидов Nb₂O₅ и SiO₂ и соединения калия, отличающийся тем, что синтез проводят в гидротермальных условиях при температуре 400 600^oС и давлении 900 1300 атм. при отношении оксидов Nb₂O₅ SiO₂, равном 1 1 1 5, а в качестве соединения калия используют водные растворы следующих концентраций, мас.

KOH 5 50 или KF 5 60 или K₂CO₃ 5 50 или их смеси, взятые в равных соотношениях объемов при следующей концентрации компонентов, мас.

KOH 5 50 KF 5 60 или KOH 5 50
KF 5 60
KCl 5 50
или
KOH 5 50
K₂CO₃ 5 50,