[发明专利]一种非线性光学晶体材料及制备方法与应用

说明书

本公开提供了一种非线性光学晶体材料及制备方法与应用，其制备方法为：采用低温水热合成法制备NBBF，在低温水热合成体系中添加表面活性剂，低温水热合成的反应时间与表面活性剂的浓度的比例不低于12:0.01，h：mol·L^‑1。本公开制备过程操作简单，成本低，重复性好，产率高，具有普适性和规模生产价值。本公开提供的非线性光学晶体材料具有更为优异的电化学循环性能。

技术领域

本公开属于非线性光学晶体材料制备技术领域，涉及一种非线性光学晶体材料及制备方法与应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

锂离子电池的电极材料多为层状结构，有利于Li⁺自由嵌入和脱出，但是，随着循环使用时间的延长或者在不恰当使用状态下，电池经常会出现鼓胀甚至爆炸现象，人们通过一些技术手段如涂层技术等提高电池材料的稳定性。非线性光学晶体材料NBBF的结构单元[Be₂BO₃F₂]由一个[BO₃]和两个[BeO₃F]组成，并且每一个基本结构单元中有两种形式的六元环。两个平面间的二面角度为14.32°，通过共享氧原子，[Be₂BO₃F₂]环沿着(100)方向形成无限的层状，氧原子的配位数为3，相邻的层与层之间以静电力结合，且层与层之间的间距较大，有着明显的层状生长习性，该晶体材料的层间距足够大，易于Li⁺通过，且他们的单层六元环结构非常稳定，能够成为一种新型的电极材料。目前采用较多的是高温固相烧结法，反应条件要求很高，工艺复杂。

发明内容

本公开发明人为解决高温固相烧结法制备NBBF存在的反应条件要求高的问题，研究了众多的制备方法，在众多方法中发现，采用低温(低于300℃)水热合成法可以制备NBBF。然而，经过实验发现，低温水热合成法制备NBBF的条件中，温度对形貌的影响很大，温度的精确调控往往需要更为精密的系统设备进行调控，成本较高，而温度调控性能的下降会导致制备带状NBBF的重现性差。

为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供一种非线性光学晶体材料及制备方法与应用，能够有效解决温度对NBBF形貌的影响。

为了实现上述目的，本公开的技术方案为：

本公开的第一方面，提供了一种非线性光学晶体材料的制备方法，采用低温水热合成法制备NBBF，在低温水热合成体系中添加表面活性剂，低温水热合成的反应时间与表面活性剂的浓度的比例不低于12:0.01，h：mol·L^-1。

本公开通过实验发现：首先，利用表面活性剂的自组装作用可以在溶液中形成胶团、液晶、囊泡等自组装体，能够有效控制NBBF的形貌；其次，表面活性剂浓度越大，所需反应时间越长，若表面活性剂浓度较大，而反应时间较短，则无法获得带状NBBF，甚至无法获得NBBF。

本公开的另一方面，提供了一种上述非线性光学晶体材料的制备方法获得的非线性光学晶体材料。

本公开的第三方面，提供了一种上述非线性光学晶体材料在电化学领域中的应用。

利用本公开制备的NBBF进行充放电效率的表征实验表明，其在循环20次后，其充放电效率达到98.9％。与未采用表面活性剂制备的非线性光学晶体材料相比，本公开制备的NBBF具有更为优异的电化学循环性能。

本公开的第四方面，提供了一种电极材料，包括上述非线性光学晶体材料。

本公开的有益效果为：

(1)本公开制备过程操作简单，成本低，重复性好，产率高，具有普适性和规模生产价值。