борат бария
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена диборат бария, оксид бария-бора, метаборат бария | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.033.824 |
| Номер ЕС |
|
CID PubChem |
|
| УНИИ |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| BaB2O4 или Ba ( BO2 ) 2 | |
| Молярная масса | 222.95 |
| Появление | белый порошок или бесцветные кристаллы |
| Запах | без запаха |
| Плотность | 3,85 г/см 3 [1] |
| Температура плавления | 1095 °C (2003 °F; 1368 K) [2] |
| Растворимость в соляной кислоте | растворимый |
Показатель преломления ( nD ) | n е = 1,5534, n o = 1,6776 |
| Структура | |
| Ромбоэдрический, hR126 [3] | |
| R3c, № 161 | |
а = 1,2529 нм, с = 1,274 нм | |
| Опасности | |
| Маркировка СГС : | |
 | |
| Предупреждение | |
| H302 | |
| П264 , П270 , П301+П312 , П330 , П501 | |
| точка возгорания | Негорючий |
| Паспорт безопасности (SDS) | ПБМ |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Борат бария — неорганическое соединение , борат бария с химической формулой BaB2O4 или Ba(BO2 ) 2 . Он доступен в виде гидрата или дегидратированной формы, в виде белого порошка или бесцветных кристаллов. Кристаллы существуют в высокотемпературной α-фазе и низкотемпературной β-фазе, сокращенно BBO ; обе фазы являются двулучепреломляющими , и BBO является распространенным нелинейным оптическим материалом.
Борат бария был открыт и разработан Чэнь Чуантяном и другими сотрудниками Фуцзяньского института исследований структуры вещества Китайской академии наук .
Характеристики
Борат бария существует в трех основных кристаллических формах: альфа, бета и гамма. Низкотемпературная бета-фаза превращается в альфа-фазу при нагревании до 925 °C. β-Борат бария (BBO) отличается от α-формы положением ионов бария внутри кристалла. Обе фазы являются двупреломляющими, однако α-фаза обладает центральной симметрией и, таким образом, не имеет тех же нелинейных свойств, что и β-фаза. [4]
Альфа-борат бария, α-BaB 2 O 4, является оптическим материалом с очень широким оптическим окном пропускания от примерно 190 нм до 3500 нм. Он обладает хорошими механическими свойствами и является подходящим материалом для мощной ультрафиолетовой поляризационной оптики . [5] Он может заменить кальцит , диоксид титана или ниобат лития в призмах Глана–Тейлора , призмах Глана–Томпсона , разделителях пучка walk-off и других оптических компонентах. Он имеет низкую гигроскопичность , а его твердость по Моосу составляет 4,5. Его порог повреждения составляет 1 ГВт/см 2 при 1064 нм и 500 МВт/см 2 при 355 нм. [1]
Бета-борат бария, β-BaB 2 O 4 , является нелинейным оптическим материалом, прозрачным в диапазоне ~190–3300 нм. Он может быть использован для спонтанного параметрического понижения частоты . Его твердость по Моосу также составляет 4,5. [1] [2] Материал имеет температуру плавления 1268 К, [6] с анизотропными коэффициентами теплового расширения : и α₃₃ = 36 × 10⁻⁶ K⁻¹. [7]
Недавно обнаруженный гамма-борат бария, γ-BaB 2 O 4 , был получен путем нагревания бета-бората бария до 900 °C под давлением 3 ГПа. Было обнаружено, что он имеет моноклинную кристаллическую структуру. [8]
Борат бария имеет сильное отрицательное одноосное двулучепреломление и может быть согласован по фазе для генерации второй гармоники типа I ( ooe ) от 409,6 до 3500 нм. Температурная чувствительность показателей преломления низкая, что приводит к необычно большой (55 °C) полосе температурного согласования фаз. [2]
Хотя при давлении окружающей среды α и β кристаллические фазы содержат только тригональный, sp 2 гибридизированный, бор, стекло BBO имеет около 40% бора на тетраэдрических, sp 3 гибридизированных, участках. В жидком состоянии относительные доли sp 2 и sp 3 бора зависят от температуры, причем тригональная плоская координация предпочтительнее при более высоких температурах. [9]
Синтез
Борат бария может быть получен путем реакции водного раствора борной кислоты с гидроксидом бария . Полученный γ-борат бария содержит кристаллизационную воду , которую невозможно полностью удалить сушкой при 120 °C. Обезвоженный γ-борат бария может быть получен путем нагревания до 300–400 °C. Прокаливание при температуре около 600–800 °C приводит к полному переходу в β-форму. BBO, полученный этим методом, не содержит следовых количеств BaB 2 O 2 [10]
Кристаллы BBO для нелинейной оптики можно выращивать из расплава бората бария, оксида натрия и хлорида натрия . [11]
Тонкие пленки бората бария могут быть получены методом MOCVD из гидро-три(1-пиразолил)бората бария(II). Различные фазы могут быть получены в зависимости от температуры осаждения. [12] Тонкие пленки бета-бората бария могут быть получены методом золь-гель синтеза. [13]
Моногидрат бората бария получают из раствора сульфида бария и тетрабората натрия . Это белый порошок. Он используется в качестве добавки, например, к краскам, как антипирен , ингибитор плесени и ингибитор коррозии . Он также используется как белый пигмент .
Дигидрат бората бария получают из раствора метабората натрия и хлорида бария при 90–95 °C. После охлаждения до комнатной температуры осаждается белый порошок. Дигидрат бората бария теряет воду при температуре выше 140 °C. Он используется в качестве антипирена для красок, текстиля и бумаги. [14]
Приложения
BBO — популярный нелинейный оптический кристалл. Квантовые связанные фотоны производятся с помощью бета-бората бария. Борат бария — бактерицид и фунгицид . [15] Его добавляют в краски, покрытия, клеи, пластмассы и бумажные изделия.
Борат бария устойчив к ультрафиолетовому излучению. Может выступать в качестве УФ-стабилизатора для поливинилхлорида . [16]
Растворимость бората бария является недостатком при использовании в качестве пигмента. Доступны порошки с кремниевым покрытием. Щелочные свойства и свойства анодной пассивации иона бората улучшают антикоррозионные характеристики. Обычно доступный пигмент метабората бария выпускается в трех сортах: сорт I представляет собой сам метаборат бария, сорт II смешан с 27% оксида цинка , а сорт III смешан с 18% оксида цинка и 29% сульфата кальция . Борат бария демонстрирует синергетическую эффективность с боратом цинка . [17]
Борат бария используется в качестве флюса в некоторых диэлектрических керамических составах титаната бария и цирконата свинца EIA класса 2 для керамических конденсаторов в количестве около 2%. Соотношение бария и бора имеет решающее значение для производительности флюса; содержание BaB 2 O 2 отрицательно влияет на производительность флюса. [10] [18]
Стекло на основе бариевого бората и летучей золы может использоваться в качестве радиационной защиты . Такие стекла превосходят по своим характеристикам бетон и другие стекла на основе бариевого бората. [19]
Ссылки
- ^ abc Барий Борат (a-BBO) Кристалл. casix.com
- ^ Кристаллы abc BBO – Бета-борат бария и борат лития. Архивировано 12 февраля 2012 г. на Wayback Machine . clevelandcrystals.com
- ^ Guiqin, Dai; Wei, Lin; An, Zheng; Qingzhen, Huang; Jingkui, Liang (1990). «Тепловое расширение низкотемпературной формы BaB2O4». Журнал Американского керамического общества . 73 (8): 2526– 2527. doi :10.1111/j.1151-2916.1990.tb07626.x.
- ^ Никогосян, ДН (1991). "Бета-борат бария (BBO)". Прикладная физика А. 52 ( 6): 359– 368. Bibcode :1991ApPhA..52..359N. doi :10.1007/BF00323647. S2CID 101903774.
- ^ Альфа-борат бария. Roditi.com. Получено 15.01.2012.
- ^ Никогосян, Дэвид (2005). "Глава 2: Основные нелинейные оптические кристаллы". Нелинейные оптические кристаллы: Полный обзор (1-е изд.). Springer New York, NY. стр. 6. ISBN 9780387220222.
- ^ Тренто, Чин (18 октября 2024 г.). «От структуры к применению: BIBO или BBO — лучший кристалл?». Stanford Advanced Materials . Получено 8 ноября 2024 г.
- ^ Беккер, Татьяна Б.; Подбородников Иван Васильевич; Сагатов Нурсултан Э.; Шацкий, Антон; Ращенко Сергей; Сагатова Динара Н.; Давыдов, Алексей; Литасов, Константин Д. (2022). «γ-BaB2O4: высокотемпературный полиморф бората бария с общими краями тетраэдров BO4». Неорганическая химия . 61 (4). Публикации ACS: 2340–2350 . doi :10.1021/acs.inorgchem.1c03760. PMID 35040639. S2CID 246054700.
- ^ Олдерман, Оливер; Бенмор, Крис; Холланд, Диана; Вебер, Рик (2023). «Изменение координации бора в расплавах и стеклах бората бария и его вклад в конфигурационную теплоемкость, энтропию и хрупкость». Журнал химической физики . 158 (22): 224501. Bibcode : 2023JChPh.158v4501A. doi : 10.1063/5.0153282 . PMID 37290074.
- ^ ab US 4897249, Росс, Сидней Д., «Подготовка бората бария», выдан 30 января 1990 г.
- ^ Гуалтьери, Девлин М.; Чай, Брюс Х.Т. «Высокотемпературный рост раствора бората бария (BaB2O4)» Патент США 4,931,133, выданный 5 июня 1990 г.
- ^ Malandrino, G.; Lo Nigro, R.; Fragalà, IL (2007). "Путь MOCVD к тонким пленкам бората бария из прекурсора из одного источника гидротри(1-пиразолил)бората бария". Chemical Vapor Deposition . 13 (11): 651. doi :10.1002/cvde.200706611.
- ^ C. Lu; SS Dimov & RH Lipson (2007). "Получение тонких пленок β-бората бария с помощью золь-геля с использованием поливинилпирролидона для фотонных приложений". Chem. Mater . 19 (20): 5018. doi :10.1021/cm071037m.
- ^ Перри, Дейл Л.; Филлипс, Сидней Л., ред. (1995). Справочник по неорганическим соединениям. Бока-Ратон: CRC Press. стр. 3. ISBN 978-0-8493-8671-8.
- ^ Генри Уорсон; CA Finch (2001). Применение синтетических смоляных латексов: латексы в поверхностных отливках: эмульсионные краски. John Wiley and Sons. стр. 885–. ISBN 978-0-471-95461-3. Получено 15 января 2012 г.
- ^ Коскиниеми, Марк С. «Пироборат кальция как микробицид для пластика» Патент США 5,482,989 , выдан 01.09.1996
- ^ JV Koleske (1995). Руководство по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий: четырнадцатое издание справочника Гарднера-Сварда. Том 17. ASTM International. ISBN 978-0-8031-2060-0.
- ^ К. Сингх; Индуркар, Аруна (1988). "Диэлектрики из цирконата свинца, связанного со стеклом на основе бората бария" (PDF) . Bull. Mater. Sci . 11 : 55. doi : 10.1007/BF02744501 . S2CID 97981458.
- ^ Сингх, Сукхпал; Кумар, Ашок; Сингх, Девиндер; Тинд, Кулвант Сингх; Мудахар, Гурмел С. (2008). "Бариево-боратно-летучая зола: как материалы для защиты от радиации". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях, раздел B. 266 ( 1): 140. Bibcode : 2008NIMPB.266..140S. doi : 10.1016/j.nimb.2007.10.018.
