A位和B位離子摻雜對鈣鈦礦錳氧化物的磁熱效應(yīng)研究.pdf

1、近年來,新發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的磁熱材料成為室溫制冷技術(shù)中一個重要的標(biāo)志。磁熱效應(yīng)在二十世紀(jì)三十年代被發(fā)現(xiàn),而近幾年才發(fā)現(xiàn)室溫磁制冷技術(shù)有著極大的應(yīng)用前景,并得到快速的發(fā)展。鈣鈦礦錳氧化物內(nèi)部存在著自旋、晶格、軌道和電荷自由度之間的強烈耦合,從而產(chǎn)生了光、電、磁等一系列特性,同時還存在著磁電阻效應(yīng)、催化性能及磁熱效應(yīng)。鈣鈦礦錳氧化物除了化學(xué)穩(wěn)定性強、電阻率大、成本低、比重輕、無毒、易小型化等優(yōu)點以外,在低磁場下還具有較大磁熵變以及居里溫度可控這兩

2、個最主要的優(yōu)勢令該類化合物受到了廣泛的關(guān)注。但是該類材料的磁熵變相對于其他金屬類磁熱材料依然較小,磁熱性能易受材料結(jié)構(gòu)的改變而顯著變化。因此本文通過對鈣鈦礦錳氧化物進(jìn)行A位和B位離子摻雜,研究不同離子摻雜對材料的結(jié)構(gòu)、磁性及磁熱效應(yīng)有何影響。并且在研究過程中深入探索出在低磁場及室溫下如何提高材料的磁熵變的方法和機(jī)理,使該類化合物能夠成為理想的室溫磁制冷材料。本文主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)本文以Pr0.5Sr0.5MnO3為基底

3、材料,通過固相燒結(jié)法制備A位摻雜的Pr0.5Sr0.5-x(Ba, Ce, Bi)xMnO3(0≤x≤0.1)系列樣品。研究發(fā)現(xiàn)摻雜不同元素后結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,但是其相變類型并不改變,均為二級相變,這表明摻雜不同元素并不能在很大程度上改變基底材料的性質(zhì)。隨著Ba和Bi摻雜量的增大,居里溫度先增大后減小,而摻Ce的樣品其居里溫度則不斷增大,這是由于Ba和Bi摻雜后晶胞參數(shù)改變,導(dǎo)致A位平均離子半徑和不匹配度受到影響,兩者相互作用導(dǎo)致了居里溫度

4、的先增后減。而摻雜Ce離子后居里溫度逐漸升高,達(dá)到310 K,這處于室溫工作區(qū)間范圍,同時,由于摻雜Ce的樣品最大磁熵變|?SM|max可達(dá)1.93 J kg-1 K-1,這是金屬Gd的50％,因此在室溫磁制冷領(lǐng)域有著較好的實際應(yīng)用。
　　(2)通過固相燒結(jié)法制備B位摻雜的Pr0.5Sr0.5Mn1-x(Fe, Co)xO3(0≤x≤0.1)樣品。通過XRD、SEM及能譜分析儀測試樣品的表面形貌及結(jié)構(gòu)特點,通過VSM表征樣品的磁性