硼酸盐具有丰富的结构类型和优良的物理化学性能，因此在光学材料领域有广泛的应用。本论文主要基于以下特点探索硼酸盐体系：（1）孤立的硼氧基团共平面、共平行或共轴排列，有益于产生大的光学各向异性，进而产生大的双折射率；（2）引入具有立体活性孤对电子的Pb2+，可产生大的光学各向异性；（3）碱金属、碱土金属无d-d电子跃迁，有利于紫外光的透过；（4）阳离子的数目越多， 更易于产生孤立的B-O 基团。经过系统研究，共得到六种化合物：Pb6Ba2(BO3)5X (X = Cl, Br)、Sr3(BO3)2、Ba2Ca2(B2O5)2、Ca2B2O5和Na3PbB5O10。这六个化合物中都含有孤立的B-O基团（BO3，B2O5，B5O10），并对该六种化合物进行了固相合成、晶体生长、结构解析和性能表征等工作。1.通过高温熔体法获得了两种新化合物Pb6Ba2(BO3)5X (X = Cl, Br)，解析了其单晶结构。Pb6Ba2(BO3)5Cl和Pb6Ba2(BO3)5Br是同构化合物，结晶于单斜晶系，空间群C2/m。Pb6Ba2(BO3)5Cl的晶胞参数为：a= 9.3155(7) Å，b= 5.3958(5) Å，c = 17.9757(17) Å，= 101.172(6)º，V= 886.42(13) Å3，Z= 2；Pb6Ba2(BO3)5Br的晶胞参数为：a= 9.306(5) Å，b= 5.388(3) Å，c = 17.994(9) Å，= 101.513(6)º，V = 884.2(8) Å3，Z= 2。化合物是三维网状结构，由[PbBO]层和[PbBOX]层相互交替堆垛，层与层之间通过Ba原子连接而成。基于第一性原理计算表明化合物Pb6Ba2(BO3)5X具有大的双折射率，在532 nm处的双折射率分别是0.1582和0.1810，是潜在的双折射材料。原子切割的结果表明化合物大的双折射率主要是来源于Pb2+阳离子和(BO3)3阴离子基团的协同作用。2.通过高温熔液法首次得到了Sr3(BO3)2晶体，并对结构进行了解析。Sr3(BO3)2晶体属于三方晶系，空间群为Rc。它的晶胞参数为：a= 9.050(6) Å，b= 9.050(6) Å，c = 12.601(8) Å，V= 893.8(10) Å3，Z= 6。晶体结构是由SrO8多面体相互连接形成三维框架，孤立的BO3基团填充其中形成整体结构。有趣的是，孤立的BO3基团在该结构中共平行排列，使得该化合物具有较大的双折射率，第一性原理计算表明在532 nm处的双折射率为0.1216。3.采用高温熔液法在BaO-CaO-B2O3体系得到了两种新的碱土金属硼酸盐Ba2Ca2(B2O5)2和Ca2B2O5。两种化合物的晶体数据及结构如下：(a) Ba2Ca2(B2O5)2结晶于单斜晶系，空间群是P21/c。晶胞参数是a= 6.568(2) Å，b= 20.545(7) Å，c = 8.201(2) Å，= 117.00(2)º，V= 986.0(5) Å3，Z= 4。该晶体的阴离子基团是由两个BO3三角形通过共享O原子形成孤立的B2O5基团。B2O5基团与BaOn (n = 8, 9)多面体、CaO6八面体相互连接形成三维网络结构。紫外-可见-近红外漫反射光谱测试结果表明其紫外截止边低于190 nm。热学性能测试表明Ba2Ca2(B2O5)2为非同成分熔融化合物。(b) Ca2B2O5结晶于单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数为a=3.5582(5)Å，b= 6.3503(8)Å，c= 19.299(3)Å，β=92.386º，V= 435.70(10) Å3，Z =4。晶体结构是由CaO6和CaO7多面体交替相互连接形成的三维Ca-O框架，孤立的B2O5基团填充到框架中。该化合物具有同质多晶现象，并与已报道的Ca2B2O5化合物进行了结构对比。4. 采用高温熔液法得到新的晶体Na3PbB5O10，属于三斜晶系，空间群是P,晶胞参数是a= 6.568(2) Å，b= 20.545(7) Å，c = 8.201(2) Å，= 69.060(4)º，= 79.231(4)º, = 63.184(4)º，V= 450.98(5) Å3，Z= 2。Na3PbB5O10的晶体结构中包含了一个由B5O10基团和PbO6多面体相互连接形成的二维[PbB5O10]层，层与层之间通过Na原子连接。