紫外非线性光学晶体作为重要的光电功能材料，对固态激光器输出不同频率激光具有特殊意义。本论文以设计合成新型紫外/深紫外非线性光学材料为目标，采用将平面构型的BO3与不同类型阳离子进行组合、对产业化硼酸盐晶体进行结构优化及在结构中引入刚性AlO4等合成策略，通过传统的高温固相反应方法，成功设计合成出近30种新硼酸盐化合物，并通过高温溶液法生长了小尺寸晶体，解析了晶体结构，并对其性能进行了初步研究。研究表明:在合成的近30种硼酸盐中，有9种具有非中心对称结构，4种在紫外/深紫外非线性光学材料方面具有潜在应用前景。　　1.BO3型硼酸盐化合物的合成和性能表征　　根据阴离子基团理论，BO3基团的π共轭电子结构和强的各向异性极化，有利于材料产生大的非线性光学效应和合适的双折射率。在该部分我们基于阳离子数目效应的理解，在硼酸盐中引入大量阳离子获得了孤立的BO3结构，并将之与不同类型阳离子进行组合，成功合成出了包括Pb4O(BO3)2，Pb3Cd3(BO3)4，Pb10Zn8(BO3)12，CsCdBO3和Li3Ca9(BO3)7·2[LiF]等一系列具有BO3构型的硼酸盐化合物。其中，Pb4O(BO3)2、CsCdBO3及Li3Ca9(BO3)7·2[LiF]表现出了非中心对称的晶体结构。并且Pb4O(BO3)2结构中2个O原子不与B原子配位，为氧合硼酸盐，测试表明该化合物为同成分熔融化合物，粉末倍频效应为3倍KDP，紫外截止边为280 nm，可见光区计算双折射率为0.04-0.06。CsCdBO3结晶于立方晶系P213空间群，具有较小非线性光学效应且不能实现相位匹配。Li3Ca9(BO3)7·2[LiF]，结构中包含有[Li-F]链，可看作离子硼酸盐，其粉末倍频效应约为1倍KDP，紫外截止边约为230 nm，可见光区计算双折射率约为0.07。　　2.基于产业化非线性光学晶体的新材料合成与性能表征　　β-BBO和KBBF是目前世界上已经广泛使用的紫外/深紫外非线性光学晶体，对于β-BBO，相对较长的紫外截止边限制了其在深紫外波段的进一步应用。基于对我们发现的无水碱金属、碱土金属硼酸盐中O/B比规律的理解，我们使用2个F原子替代β-BBO结构中的1个O原子有效的调控了β-BBO晶体中的O/B比，成功的设计合成出了Ba3B6O11F2化合物，该化合物的B-O结构为新的B6O14结构基元组成的[B6O11]∞三维网络。由于消除了β-BBO结构中的终端O原子，Ba3B6O11F2的紫外截止边紫移至深紫外（短于190 nm），并且粉末倍频效应测试表明Ba3B6O11F2化合物粉末倍频效应约为3倍KDP，可见光区计算双折射率大于0.04，这些性能表明，Ba3B6O11F2是一种潜在的紫外/深紫外非线性光学材料。KBBF是在深紫外区具有重要应用的非线性光学晶体材料，并且它也是目前唯一可以通过直接倍频输出波长短于200 nm的非线性光学材料，但它的层状生长习性和BeO的剧毒性，限制了它在紫外/深紫外波段的广泛应用，我们使用与Be具有相似化学性质的Zn替代Be，并且通过强的B-O键连接相邻的[Zn2BO3O2]层成功合成出了无层状习性的类KBBF化合物—Cs3Zn6B9O21。测试表明:该化合物紫外截止边为200 nm，可见光区计算双折射率大于0.06，且表现出KBBF族中最大的倍频效应(约3.3倍KDP)。　　3.刚性结构基元对材料结构、性能的影响　　在硼酸盐中引入刚性的AlO4基团，我们成功的设计合成出极性的NaBa4(AlB4O9)2Br3化合物。进一步将结构中刚性AlO4基团换成BO4合成出中心结构的NaBa4(B5O9)2F2Cl。将它们的晶体结构和性质与本实验室之前合成出的Cs2SiB4O9进行比较发现:刚性基元的刚度将极大的影响结构中B-O基团的畸变程度，大的刚性基团刚度将导致大的B-O基团畸变，从而导致更大的非线性光学效应，该部分工作将为含刚性基元的新型非线性光学材料设计提供理论指导。　　4.其它新化合物合成　　在实施前三部分的研究中，我们也获得了系列结构新颖的硼酸盐化合物，它们包括开放体系中人工条件下合成的首例硼酸-碳酸混盐化合物:Ba5(BO3)2(CO3)2和Ba4Sr(BO3)2(CO3)2;系列具有相似计量比，但不完全同构的五硼酸化合物:M3M'B5O10(M=K，Rb; M'=Cd，Zn)和MBaB5O9(M=Na，K);结构包含孤立[B12O24]基团的:Li3KB4O8，LiNa2Sr8B12O24F6Cl，NaCaB2O4F和Na8Ca7MgB13O27F9四种碱金属、碱土金属复合硼酸盐;以及在具有高粘度的Pb-Zn-B-O玻璃体系中，首次合成出高B-O聚合的Pb5Zn4B10O21化合物，我们对其晶体结构、光学和热学等性质等也进行了系统研究。