立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，包括立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，所述立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料的化学式为MBa2GdO6，其中M为Nb、Ta、Bi中的一种或两种。通过将NbCl5或TaCl5或Bi(NO3)3·

【技术实现步骤摘要】
立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及双钙钛矿磁制冷材料的制备
，尤其是涉及一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，日常生活(如冰箱、空调等)、科学研究(如自旋电子学、量子计算、空间科学等)以及工业应用(如低温试剂、燃料液化、低温传感器等)等领域都对制冷技术有着强烈的需求。当前传统的制冷技术，会使用到如氟利昂等卤代物质，其有毒、易泄漏，会造成大气中臭氧层破坏，并且使用效率低下。区别于传统制冷技术通过气体压缩制冷，磁制冷技术是依靠磁性材料自身磁热效应制冷。磁热效应(Magnetocaloric Effect，MCE)是磁性材料的一种内禀属性，指的是磁性材料会在外界磁场变化时发生磁熵改变，从而与外界发生热量交换，产生吸热放热等现象由于磁制冷技术普遍使用固体工质，相较于传统制冷技术，更加绿色环保，不会造成温室效应等环境问题。磁制冷还具有高效节能的优势，磁热效应的热力过程能使磁制冷过程效率达到卡诺循环效率的60％
‑
70％。同时，相较于气体压缩制冷技术，磁制冷技术能使用到更广泛的温度区域内。尤其在低于20K的温度范围内，磁制冷技术具有更大的优势，其处理mW～kW范围负载冷却的能力，更是得到众多领域的青睐。因此研发应用于低温区的巨磁热效应材料体系具有极佳的应用前景。
[0003]然而，传统的磁制冷材料以稀土基金属间化合物为主，这类材料的制备过程繁琐，条件严苛，需要精准的控制流程，也有着高昂的成本。其制备手段以熔炼为主，往往需要精细的温度和时间，在生产上有着无法忽视的困难。以稀土基氧化物为主的磁制冷材料，制备过程更加的简单，成本也更低。因此这类磁制冷材料能够有效代替稀土基金属间化合物称为低温磁制冷技术的工质。然而，目前以固相法为主的制备方法虽然简单，但是过程繁琐，颗粒尺寸大，对性能会产生较大的负面影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料及其制备方法，材料化学稳定性好，相较于稀土金属间化合物而言，制备工艺简单，制备工艺与固相法相比，过程简单有效，合成的粉末颗粒细小，提高了产量，降低了成本，可用于工业化批量生产。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，包括立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，所述立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料的化学式为MBa2GdO6，其中M为Nb、Ta、Bi中的一种或两种。
[0006]优选的，MBa2GdO6具有立方晶系，属于空间群。
[0007]一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将M盐、Ba(NO3)2、Gd2(NO3)3·
6H2O和柠檬酸(C6H8O7)按摩尔比2:4:1:10～16的比例称重并溶解在去离子水中得到混合溶液A；
[0009]S2、将混合溶液A放在恒温磁力加热搅拌器上搅拌1～2小时得到混合溶液B；
[0010]S3、将混合溶液B在鼓风干燥箱中干燥4～5小时，得到粉末状化合物。
[0011]S4、将粉末状化合物煅烧6小时，之后将煅烧后的粉末再次研磨，压片，然后退火8小时后冷却至室温即可得到成品。
[0012]优选的，所述步骤S1中的M盐为NbCl5或TaCl5或Bi(NO3)3·
5H2O中一种或两种。
[0013]优选的，所述步骤S2中混合溶液A的加热搅拌温度为80℃～90℃，转速为500rpm。
[0014]优选的，所述步骤S3中混合溶液B的干燥温度为110℃～120℃。
[0015]优选的，所述步骤S4中粉末化合物的煅烧温度为500℃～600℃，退火温度为800℃～1400℃。
[0016]优选的，制备的立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料在0～2T的磁场变化下，等温磁熵变为10.1
‑
20.2J/kg K；在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为18.6
‑
28.1J/kg K；在0～7T的磁场变化下，等温磁熵变为20.2
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29.7J/kg K。
[0017]本专利技术采用NbCl5或TaCl5或Bi(NO3)3·
5H2O、Ba(NO3)2、Gd2(NO3)3·
6H2O和柠檬酸(C6H8O7)为原料制备立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，在低温下搅拌混合，并经干燥和煅烧后就可以获得MBa2GdO6，不仅制备方法简单，而且制备温度较低，时间短，有利于实现磁制冷材料的工业化生产。粉末煅烧后，将粉末进行研磨，压片，有利于降低立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料的粒度，获得颗粒细小的立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料。在1300℃～1400℃的温度下对立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料进行退火处理，有利于获得成分和组织均匀的MBa2GdO6磁制冷材料。制备的立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料在0～2T的磁场变化下，等温磁熵变为10.1
‑
20.2J/kg K；在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变为18.6
‑
28.1J/kg K；在0～7T的磁场变化下，等温磁熵变为20.2
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29.7J/kg K。
[0018]因此，本专利技术采用上述一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料及其制备方法，材料化学稳定性好，相较于稀土金属间化合物而言，制备工艺简单，制备工艺与固相法相比，过程简单有效，合成的粉末颗粒细小，提高了产量，降低了成本，可用于工业化批量生产。
[0019]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0020]图1为本专利技术立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料及其制备方法实施例1的XRD图；
[0021]图2为本专利技术立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料及其制备方法实施例1的不同温度下、不同磁场强度下的熵变图；
[0022]图3为本专利技术立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料及其制备方法实施例3的XRD图；
[0023]图4为本专利技术立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料及其制备方法实施例3的不同温度下、不同磁场强度下的熵变图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，包括立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，所述立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料的化学式为MBa2GdO6，其中M为Nb、Ta、Bi中的一种或两种。MBa2GdO6具有立方晶系，属于空间群。
[0025]一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0026]S1、将M盐、Ba(NO3)2、Gd2(NO3)3·
6H2O和柠檬酸(C6H8O7)按摩尔比2:4:1:10～16的
比例称重并溶解在去离子水中得到混合溶液A；其中M盐为NbCl5或TaCl5或Bi(NO3)3·
5H2O中的一种或两种。
[0027]S2、将混合溶液A放在恒温磁力加热搅拌器上，在搅拌温度为80℃～90℃，转速为500rpm下搅拌1～2小时得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，其特征在于：包括立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，所述立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料的化学式为MBa2GdO6，其中M为Nb、Ta、Bi中的一种或两种。2.根据权利要求1所述的一种立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料，其特征在于：MBa2GdO6具有立方晶系，属于Fm3m空间群。3.一种如权利要求1
‑
2任一项所述的立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将M盐、Ba(NO3)2、Gd2(NO3)3·
6H2O和柠檬酸(C6H8O7)按摩尔比2:4:1:10～16的比例称重并溶解在去离子水中得到混合溶液A；S2、将混合溶液A放在恒温磁力加热搅拌器上搅拌1～2小时得到混合溶液B；S3、将混合溶液B在鼓风干燥箱中干燥4～5小时，得到粉末状化合物。S4、将粉末状化合物煅烧6小时，之后将煅烧后的粉末再次研磨，压片，然后退火8小时后冷却至室温即可得到成品。4.根据权利要求3所述的立方型钆基双钙钛矿磁制冷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的M...

【专利技术属性】
技术研发人员：李领伟，徐鹏，张振乾，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：