一种应用于低温磁制冷的稀土RE制造技术

本发明专利技术一种应用于低温磁制冷的稀土RE

Rare earth re used in low temperature magnetic refrigeration

【技术实现步骤摘要】
一种应用于低温磁制冷的稀土RE2MnCuO6材料及制备方法
本专利技术属于功能材料
，特别涉及一种应用于低温磁制冷的稀土RE2MnCuO6(RE为稀土Gd，Tb，Dy，Ho，Er，或两者及多者之间的混合)材料及其制备方法。
技术介绍
磁制冷材料是一种基于材料的磁热效应(即magnetocaloriceffect，又称磁卡效应或磁熵效应)实现制冷的一种无污染的制冷工质材料。磁制冷被认为是一种“绿色”的制冷方式。磁制冷因为使用固体材料作为制冷工质，不使用会破坏臭氧层和产生温室效应的任何有害气体，而且其制冷效率比目前最好的制冷系统可高20～30﹪，是一种新型高效环保的制冷方式。磁制冷的原理是利用外加磁场而使磁工质的磁矩发生有序、无序的变化(相变)引起磁体吸热和放热作用而进行制冷循环。通过磁制冷工质进入高磁场区域，放出热量到周围环境；进入零/低磁场区域，温度降低，吸收热量达到制冷的目的；如此反复循环可连续制冷。目前虽然诸多因素的限制使磁制冷技术的广泛应用尚未成熟，但是由于磁制冷与传统的气体压缩制冷相比，具有效率高、无污染、结构简单、及噪声小等优点，是未来最具潜力的新型制冷方式之一。而取决于这一技术能否广泛应用的关键是寻找适合不同温区的磁制冷材料。目前低温区磁制冷材料主要是一些稀土金属间化合物材料，该类材料存在原材料价格高、熵变小、制备工艺复杂等不足。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种应用于低温磁制冷的稀土RE2MnCuO6(RE为稀土Gd，Tb，Dy，Ho，Er，或两者及多者之间的混合)材料及其制备方法。一种应用于低温磁制冷的稀土RE2MnCuO6材料，RE为稀土Gd，Tb，Dy，Ho，Er中的一者或多者之间的混合；所述的RE2MnCu2O6材料具有正交型晶体结构，属于Pnma空间群；RE2MnCu2O6材料，在0～2T的磁场变化下，等温磁熵变为4.2～6.4J/kgK，在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为8.4～13.9J/kgK；在0～7T的磁场变化下，等温磁熵变为11.5～15.8J/kgK。一种应用于低温磁制冷的稀土RE2MnCuO6材料的制备方法，RE为Gd，Tb，Dy，Ho，Er中的一者或多者之间的混合，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将氧化钆，氧化铽，氧化镝，氧化钬，氧化铒中的一者或多者之间的混合与氧化锰和氧化铜按离子摩尔比2：1：1称量后均匀混合，逐滴入浓度为2.5～3.5mol/L的稀硝酸并不停搅拌，直至所有氧化物全部溶解形成均匀溶液；步骤2：加入去离子水溶解的柠檬酸，步骤一中氧化物原料质量：柠檬酸质量比为1：1.5～1：2.5，加热至85℃～105℃，并快速搅拌后形成凝胶；步骤3：冷却后，将凝胶在520℃～640℃退火6～8h，形成预产物；步骤4：将预产物研磨成粉末后压片成型后，放入坩埚，加热至840℃～1040℃，在流动的空气气氛下，烧结52h～98h，随炉冷却至室温即可得到成品。作为优选，步骤4中利用压片机将粉末冷压成型；所用坩埚为刚玉坩埚。本专利技术相对现有技术所具有的效果：本专利技术具有大的低温磁熵变，而且具有原材料成本低廉、制备方法简单、以及良好的可逆性，该方法工艺简单、适用于工业化。具体实施方式下面对本专利技术做进一步的分析，但具体实施案例并不对本专利技术作任何限定。实施例1：步骤1：将氧化钆与氧化锰和氧化铜按离子摩尔比2：1：1称量后均匀混合，逐滴入浓度为2.5mol/L的稀硝酸并不停搅拌，直至所有氧化物全部溶解形成均匀溶液；步骤2：加入去离子水溶解的柠檬酸，氧化钆、氧化锰、氧化铜的总质量：柠檬酸质量比为1：1.5，加热至85℃，并快速搅拌后形成凝胶；步骤3：冷却后，将凝胶在520℃退火6h，形成预产物；步骤4：将预产物研磨成粉末后压片成型后，放入刚玉坩埚，加热至840℃，在流动的空气气氛下，烧结52h，随炉冷却至室温即可得到成品。测得所获成品在0～2T的磁场变化下，等温磁熵变为6.4J/kgK，在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为13.9J/kgK；在0～7T的磁场变化下，等温磁熵变为15.8J/kgK。实施例2：步骤1：将氧化铽，氧化镝的混合物与氧化锰和氧化铜按离子摩尔比2：1：1称量后均匀混合，逐滴入浓度为3mol/L的稀硝酸并不停搅拌，直至所有氧化物全部溶解形成均匀溶液；步骤2：加入去离子水溶解的柠檬酸，氧化铽，氧化镝的总质量：柠檬酸质量比为1：3，加热至100℃，并快速搅拌后形成凝胶；步骤3：冷却后，将凝胶在580℃退火6.5h，形成预产物；步骤4：将预产物研磨成粉末后压片成型后，放入坩埚，加热至900℃，在流动的空气气氛下，烧结70h，随炉冷却至室温即可得到成品。测得所获成品在0～2T的磁场变化下，等温磁熵变为5.4J/kgK，在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为12.2J/kgK；在0～7T的磁场变化下，等温磁熵变为13.6J/kgK。实施例3：步骤1：将氧化镝、氧化钬、氧化铒三者的混合物与氧化锰和氧化铜按离子摩尔比2：1：1称量后均匀混合，逐滴入浓度为3.5mol/L的稀硝酸并不停搅拌，直至所有氧化物全部溶解形成均匀溶液；步骤2：加入去离子水溶解的柠檬酸，氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化锰、氧化铜的总质量：柠檬酸质量比为1：2.5，加热至105℃，并快速搅拌后形成凝胶；步骤3：冷却后，将凝胶在640℃退火8h，形成预产物；步骤4：将预产物研磨成粉末后压片成型后，放入坩埚，加热至1040℃，在流动的空气气氛下，烧结98h，随炉冷却至室温即可得到成品。测得所获成品在0～2T的磁场变化下，等温磁熵变为3.6J/kgK，在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为11.8J/kgK；在0～7T的磁场变化下，等温磁熵变为13.9J/kgK。实施例4：步骤1：将氧化钆、氧化钬的混合物与氧化锰和氧化铜按离子摩尔比2：1：1称量后均匀混合，逐滴入浓度为2.8mol/L的稀硝酸并不停搅拌，直至所有氧化物全部溶解形成均匀溶液；步骤2：加入去离子水溶解的柠檬酸，步骤一中氧化物原料质量：柠檬酸质量比为1：2.2，加热至90℃，并快速搅拌后形成凝胶；步骤3：冷却后，将凝胶在580℃退火7.5h，形成预产物；步骤4：将预产物研磨成粉末后压片成型后，放入坩埚，加热至1000℃，在流动的空气气氛下，烧结80h，随炉冷却至室温即可得到成品。测得所获成品在0～2T的磁场变化下，等温磁熵变为6.2J/kgK，在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为10.3J/kgK；在0～7T的磁场变化下，等温磁熵变为12.8J/kgK。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于低温磁制冷的稀土RE

【技术特征摘要】
1.一种应用于低温磁制冷的稀土RE2MnCuO6材料，RE为稀土Gd，Tb，Dy，Ho，Er中的一者或多者之间的混合；其特征在于，所述的RE2MnCu2O6材料具有正交型晶体结构，属于Pnma空间群；RE2MnCu2O6材料，在0～2T的磁场变化下，等温磁熵变为4.2～6.4J/kgK，在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为8.4～13.9J/kgK；在0～7T的磁场变化下，等温磁熵变为11.5～15.8J/kgK。


2.根据权利要求1所述的一种应用于低温磁制冷的稀土RE2MnCuO6材料的制备方法，RE为Gd，Tb，Dy，Ho，Er中的一者或多者之间的混合，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将氧化钆，氧化铽，氧化镝，氧化钬，氧化铒中的一者或多者之间的混合与氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李领伟，贾佑顺，李勇，赵晓宇，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33