RU2556114C2 - Способ выращивания монокристаллов натрий-висмутового молибдата - Google Patents
Способ выращивания монокристаллов натрий-висмутового молибдата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2556114C2 RU2556114C2 RU2013148308/05A RU2013148308A RU2556114C2 RU 2556114 C2 RU2556114 C2 RU 2556114C2 RU 2013148308/05 A RU2013148308/05 A RU 2013148308/05A RU 2013148308 A RU2013148308 A RU 2013148308A RU 2556114 C2 RU2556114 C2 RU 2556114C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sodium
- moo
- melt
- bismuth molybdate
- nabi
- Prior art date
Links
- FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N bismuth sodium Chemical compound [Na].[Bi] FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 39
- TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N sodium molybdate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 19
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 4
- 229910015667 MoO4 Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000504 luminescence detection Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химической технологии выращивания кристаллов натрий-висмутового молибдата NaBi(MoO4)2 для исследования физических свойств и практического использования. Монокристаллы NaBi(MoO4)2 выращивают путем кристаллизации из высокотемпературного раствора в расплаве шихты, содержащей натрий-висмутовый молибдат и растворитель димолибдат натрия в соотношении, равном 10-30:90-70 мол.% соответственно, кристаллизацию ведут на затравку, ориентированную перпендикулярно грани дипирамиды [101], при вращении затравки со скоростью 15-30 об/мин и скорости вытягивания 1-5 мм/сутки, при постоянном охлаждении раствора-расплава со скоростью 0,5-15 град/сутки, при этом выращивание ведут в условиях низких градиентов ΔT/Δl менее 1 град/см в растворе-расплаве. Способ позволяет получать бесцветные, стехиометричные по структуре, крупные (размерами 75×30 мм), оптически однородные кристаллы NaBi(MoO4)2. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к выращиванию объемных, оптически однородных, стехиометричных по структуре, бесцветных кристаллов натрий-висмутового молибдата состава NaBi(MoO4)2.
Натрий-висмутовый молибдат NaBi(MoO4) кристаллизуется в тетрагональной сингонии (пр. гр. I41/a), плавится конгруэнтно при 860°C и может быть получен в виде объемных однородных кристаллов традиционным методом Чохральского из стехиометрического расплава. Известен способ получения однородных кристаллов NaBi(MoO4)2, плавящихся конгруэнтно из высокотемпературных расплавов (Моисеенко В.Н., Еременко A.M., Глинская Л.А., Богатырев Ю.И., Акимов С.В. // Оптика и спектроскопия. - 1998. - Т.84, №2. - С.253-259).
Известен способ получения кристаллов натрий-висмутового молибдата путем кристаллизации из высокотемпературного раствора - расплава шихты, содержащей натрий-висмутовый молибдат и растворитель димолибдат натрия (Yuriy Hizhnyi et al. Electronic Structure and Luminescence Spectroscopy of M′Bi(MoO4)4 (M′ = Li, Na, K), LiY(MoO4)2 and Na Fe(MoO4)2 Moliybdates., «Solid State Phenomena)), April 2013, vol.200, p.p. 114-122), выбранный в качестве прототипа. Монокристаллы NaBi(MoO4)2 для исследований физических характеристик получают кристаллизацией традиционным методом Чохральского. Указанным способом получают объемные, пригодные для исследования физических свойств, но непригодные для практического применения, из-за наличия структурных дефектов.
Задачей изобретения является получение бесцветных, стехиометричных по структуре кристаллов натрий-висмутового молибдата с техническим результатом - увеличение размеров бесцветных, стехиометричных по структуре кристаллов натрий-висмутового молибдата при сохранении их высокого оптического качества.
Поставленная задача достигается тем, что стехиометричные по структуре, бесцветные кристаллы натрий-висмутового молибдата NaBi(MoO4)2 выращивают путем кристаллизации из высокотемпературного раствора в расплаве шихты, содержащей натрий-висмутовый молибдат и растворитель димолибдат натрия NaBi(MoO4)2, при соотношении натрий-висмутового молибдата к димолибдату натрия, равном 10-30:90-70 мол.% соответственно, кристаллизацию ведут на затравку, ориентированную перпендикулярно грани дипирамиды [101], при вращении затравки со скоростью 15-30 об/мин и скорости вытягивания 1-5 мм/сутки, при постоянном охлаждении раствора-расплава со скоростью 0,5-1,5 град/сутки, при этом выращивание ведут в условиях низких градиентов ΔT/Δl менее 1 град/см в растворе-расплаве.
Отличительными признаками предлагаемого способа от прототипа являются условия проведения процесса, а именно:
- соотношение натрий-висмутового молибдата и димолибдата натрия 10-30:90-70 мол.%;
- кристаллизация на затравку, ориентированную перпендикулярно грани дипирамиды [101];
- выращивание ведут в условиях низких градиентов ΔT/Δl менее 1 град/см в растворе-расплаве;
- вращение затравки со скоростью 15-30 об/мин;
- скорости вытягивания 1-5 мм/сутки, при постоянном охлаждении раствора-расплава со скоростью 0,5-1,5 град/сутки.
Использование таких параметров позволяет получать бесцветные, стехиометричные по структуре, крупные, оптически однородные монокристаллы натрий-висмутового молибдата NaBi(MoO4)2.
Оптимальные условия роста кристаллов: мольное соотношение компонентов шихты, а именно NaBi(MoO4)2 и димолибдатата натрия Na2Mo2O7, равное 10-30:90-70 мол.%. Выбор данного мольного соотношения компонентов системы обусловлен наилучшим условием роста стехиометричных по составу кристаллов NaBi(MoO4)2. Основными преимуществами выбранного состава шихты является то, что растворитель и растворяемое вещество в жидком состоянии смешиваются неограниченно, а в твердом - не образуют твердых растворов. Выбранный растворитель имеет одноименный ион с кристаллизуемым веществом. Вязкость растворителя небольшая; упругость паров растворителя низкая.
Ориентация затравки перпендикулярно грани дипирамиды [101] исключает образование в кристалле в процессе роста включений второй фазы и обеспечивает при данных условиях образование наиболее однородных кристаллов по сравнению с другими кристаллографическими ориентациями. Вращение затравки с заданной скоростью (15-30 об/мин) способствует равномерному росту, т.к. позволяет осуществлять полное перемешивание раствора-расплава в процессе выращивания кристалла.
Скорость вытягивания затравки 1-5 мм/сутки обусловлена тем, что вытягивание затравки при выращивании кристалла со скоростью большей чем 5 мм/сутки не соответствует скорости устойчивого однородного роста кристалла в данных условиях. Снижение скорости вытягивания меньше 1 мм/сутки нецелесообразно, так как приводит к увеличению времени процесса.
Охлаждение расплава со скоростью 0.5 град/сутки обусловлено тем, что уменьшение скорости охлаждения ниже 0.5 град/сутки в начале процесса приводит к уменьшению массовой скорости кристаллизации, уменьшению размеров выращиваемого кристалла и увеличению времени процесса. Увеличение скорости охлаждения выше 1.5 град/сутки приводит к образованию концентрационного переохлаждения и, как следствие, захвату растворителя, образованию блоков и других дефектов. При данной скорости охлаждения массовая скорость кристаллизации равна 0.1-1.5 г/сутки.
Процесс протекает при небольшом температурном градиенте в растворе-расплаве (ΔT/Δl менее 1 град/см), что позволяет получить однородные, ненапряженные и крупные кристаллы.
Пример типичный.
В платиновый тигель диаметром 80 мм и высотой 150 мм помещают смесь соединений NaBi(MoO4)2 (натрий-висмутовый молибдат) стехиометрического состава из компонентов Na2CO3, Bi2O3, MoO3, и расплав димолибдатата натрия Na2Mo2O7; при этом NaBi(MoO4)2 составляет 300 г, а Na2Mo2O7 - 443.8 г, что соответствует концентрации раствора-расплава 30 мол. % NaBi(MoO4)2 - 70 мол. % димолибдатата натрия Na2Mo2O7. Смесь расплавляют при 795°C на воздухе в резистивной печи установки для выращивания кристаллов. Для гомогенизации раствор-расплав перемешивают платиновой мешалкой, затем температуру понижают до точки равновесия кристалла с раствором-расплавом для данной концентрации NaBi(MoO4)2 (температура ниже на 2°C от температуры плавления расплава) и к поверхности расплава подводят вращающуюся со скоростью 20 об/мин затравку, ориентированную перпендикулярно грани дипирамиды [101].
После установления температуры, при которой наблюдается начало заметного роста затравки, осуществляют вытягивание затравки со скоростью 5 мм/сутки, одновременно понижают температуру раствора-расплава с начальной скоростью охлаждения 0.5 град/сутки.
В процессе выращивания при увеличении массы кристалла скорость охлаждения плавно увеличивают от 0.5 до 1.5 град/сутки.
За 16 суток вырастает монокристалл натрий-висмутового молибдата оптического качества весом 150 г, размерами: длиной (конус + цилиндр) до 75 мм и диаметром до 30 мм.
По окончании процесса выращивания кристалл отделяют от раствора-расплава и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 20 град/ч.
При выращивании кристаллов из раствора-расплава с концентрацией от 30 до 10 мол. % NaBi(MoO4)2 (натрий-висмутовый молибдат) и от 70 до 90 мол.% Na2MO2O7 (димолибдат натрия) параметры процесса выращивания и объем кристаллов не меняются при сохранении высокого оптического качества.
Оптическое качество выращенных кристаллов определяют под микроскопом визуально. В кристалле отсутствуют включения другой фазы, не выявлены блоки и другие дефекты.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить бесцветные, стехиометричные по структуре, оптически однородные кристаллы натрий-висмутового молибдата, NaBi(MoO4)2, не содержащие включений, блоков и трещин, размерами 75×30 мм, достаточными для исследования физических свойств и практического использования.
5 мм/сутки, одновременно понижают температуру раствора-расплава с начальной скоростью охлаждения 0.5 град/сутки.
В процессе выращивания при увеличении массы кристалла скорость охлаждения плавно увеличивают от 0.5 до 1.5 град/сутки.
За 16 суток вырастает монокристалл натрий-висмутового молибдата оптического качества весом 150 г, размерами: длиной (конус + цилиндр) до 75 мм и диаметром до 30 мм.
По окончании процесса выращивания кристалл отделяют от раствора-расплава и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 20 град/час.
При выращивании кристаллов из раствора-расплава с концентрацией от 30 до 10 мол.% NaBi(MoO4)2 (натрий-висмутовый молибдат) и от 70 до 90 мол.% Na2Mo2O7 (димолибдат натрия) параметры процесса выращивания и объем кристаллов не меняются при сохранении высокого оптического качества.
Оптическое качество выращенных кристаллов определяют под микроскопом визуально. В кристалле отсутствуют включения другой фазы, не выявлены блоки и другие дефекты.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить бесцветные, стехиометричные по структуре, оптически однородные кристаллы натрий-висмутового молибдата, NaBi(MoO4)2, не содержащие включений, блоков и трещин, размерами 75×30 мм, достаточными для исследования физических свойств и практического использования.
Claims (1)
- Способ выращивания монокристаллов натрий-висмутового молибдата, NaBi(MoO4)2, путем кристаллизации из высокотемпературного раствора в расплаве шихты, содержащей натрий-висмутовый молибдат и растворитель димолибдат натрия, отличающийся тем, что натрий-висмутовый молибдат и димолибдат натрия берут в соотношении, равном 10-30:90-70 мол. %, соответственно, кристаллизацию ведут на затравку, ориентированную перпендикулярно грани дипирамиды [101], при вращении затравки со скоростью 15-30 об/мин и скорости вытягивания 1-5 мм/сутки, при постоянном охлаждении раствора-расплава со скоростью 0,5-15 град/сутки, при этом выращивание ведут в условиях низких градиентов ΔT/Δl менее 1 град/см в растворе-расплаве.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148308/05A RU2556114C2 (ru) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Способ выращивания монокристаллов натрий-висмутового молибдата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148308/05A RU2556114C2 (ru) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Способ выращивания монокристаллов натрий-висмутового молибдата |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013148308A RU2013148308A (ru) | 2015-05-10 |
| RU2556114C2 true RU2556114C2 (ru) | 2015-07-10 |
Family
ID=53283307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013148308/05A RU2556114C2 (ru) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Способ выращивания монокристаллов натрий-висмутового молибдата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2556114C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105668627A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-06-15 | 武汉工程大学 | 一种纳米钼酸铋钠及其制备方法 |
-
2013
- 2013-10-29 RU RU2013148308/05A patent/RU2556114C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YURIY HIZHNYI et al, Electronic Structure and Luminescence Spectroscopy of M'Bi(MoO 4 ) 2 (M' = Li, Na, K), LiY(MoO 4 ) 2 and NaFe(MoO 4 ) 2 Molybdates, "Solid State Phenomena", April 2013, vol.200, p.p.114-122. КЛЕВЦОВ П.В. и др., Двойные молибдаты и вольфраматы щелочных металлов с висмутом, М + Bi(ТO 4 ) 2 , "Кристаллография", 1973, 18, N6, стр.1192-1197. CASCALES C. et al, The optical spectroscopy of lanthanides R 3+ in ABi(XO 4 ) 2 (A=Li, Na; X=Mo, W) and LiYb(MoO 4 ) 2 multifunctional single crystals: Relationship with the structural local disorder, "Optical Materials", 2005, 27, 1672-1680 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013148308A (ru) | 2015-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2007100146A1 (ja) | 液相成長法によるＺｎＯ単結晶の製造方法 | |
| CN101684569A (zh) | 一种磷酸二氢钾类单晶体的生长方法及装置 | |
| CN102011187B (zh) | 硅锗酸铋混晶及其制备方法 | |
| CN110093665A (zh) | 一种钙钛矿晶体生长体系及其制作方法 | |
| RU2556114C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов натрий-висмутового молибдата | |
| JPH08253393A (ja) | Ｋｔｐ固溶体単結晶及びその製造方法 | |
| Yue et al. | Flux growth of BaAlBO3F2 crystals | |
| RU2540555C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов калий-бариевого молибдата | |
| CN116288712A (zh) | 一种对称型低温相偏硼酸钡（β-BBO）晶体、制备方法及应用 | |
| RU2519428C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов литий-висмутового молибдата | |
| CN112505816B (zh) | 化合物硼酸钾钡和硼酸钾钡双折射晶体及制备方法和用途 | |
| RU2542313C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов рубидий-висмутового молибдата | |
| RU2487968C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов литий-магниевого молибдата | |
| RU2471896C1 (ru) | Способ выращивания объемных монокристаллов александрита | |
| CN1155742C (zh) | 硼磷酸钠晶体的熔体生长方法 | |
| RU2777116C1 (ru) | Способ получения борсодержащего монокристалла ниобата лития | |
| CN112239890A (zh) | 化合物单晶及其制备方法 | |
| RU2705341C1 (ru) | Способ выращивания кристалла метабората бария β-BaB2O4 (BBO) | |
| CN112250663B (zh) | 化合物单晶及其制备方法 | |
| CN104294366B (zh) | 一种厘米级奥克托今单晶的培养方法 | |
| CN103290475B (zh) | GdAl3(BO3)4晶体生长助熔剂及GdAl3(BO3)4晶体生长方法 | |
| CN103305913A (zh) | 一种Tm掺杂ScVO4发光材料及其熔体法晶体生长方法 | |
| Subashini et al. | Introduction to Crystal Growth Techniques | |
| CN103305916A (zh) | 一种Ho掺杂LaVO4发光材料及其熔体法晶体生长方法 | |
| RU2262556C1 (ru) | Способ выращивания крупных совершенных кристаллов трибората лития |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181030 |