鈣鈦礦錳氧化物磁制冷材料的制備.pdf

1、磁制冷材料是通過(guò)磁性材料磁矩的有序度在外磁場(chǎng)中發(fā)生變化而引起熵變來(lái)達(dá)到制冷的目的。磁制冷與傳統(tǒng)的氣體壓縮制冷技術(shù)相比，具有效率高、耗能小、無(wú)污染等特點(diǎn)。鈣鈦礦錳氧化物室溫磁制冷材料由于具有優(yōu)良的物理特性、制備簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)而成為研究關(guān)注的重點(diǎn)。 采用溶膠-凝膠法制備了鈣鈦礦錳氧化物L(fēng)a0.65Sr0.35MnO3，通過(guò)XRD和SEM研究了不同PH值及乙二胺對(duì)合成粉體相組成和微觀形貌的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在PH值為0.

2、5的酸性環(huán)境和PH為8.0的弱堿性環(huán)境中，獲得單純的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，粉體顆粒分散良好尺寸均勻。在PH值為2-7之間的弱酸性環(huán)境時(shí)，有沉淀出現(xiàn)，不能形成均勻的溶膠和凝膠，難以獲得單相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，且粉體中有嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象。PH值繼續(xù)增大，粉體形貌基本沒(méi)有變化，但顆粒尺寸會(huì)有所長(zhǎng)大。PH值對(duì)合成粉體形貌的影響主要來(lái)自于對(duì)凝膠化過(guò)程的影響。在PH值為0.5的酸性環(huán)境中，形成二維的層狀凝膠結(jié)構(gòu)，而在PH=8.0的弱堿性環(huán)境中，則形成三維的空間網(wǎng)狀凝膠

3、結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)均有利于獲得尺寸細(xì)小均勻，團(tuán)聚較少的鈣鈦礦錳氧化物粉體。 研究了乙二胺對(duì)溶膠-凝膠法制備鈣鈦礦錳氧化物L(fēng)a0.65Sr0.35MnO3顯微結(jié)構(gòu)與性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：采用乙二胺將溶液pH值調(diào)整到8.0附近時(shí)，有利于溶膠-凝膠的形成，而采用氨水進(jìn)行調(diào)整，在同樣pH值的情況下，有部分沉淀產(chǎn)生，不能很好的凝膠化。添加乙二胺情況下，最終形成的合成產(chǎn)物顆粒細(xì)小均勻，而采用氨水調(diào)整pH值時(shí)，產(chǎn)物團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重。乙二胺在溶膠-凝

4、膠形成過(guò)程中起著橋接、交聯(lián)和鰲合的作用，橋接和交聯(lián)有利于凝膠化過(guò)程的發(fā)生和穩(wěn)定，鰲合作用有利于金屬離子均勻分散在凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而減少后期熱處理過(guò)程中的團(tuán)聚。 研究了后期熱處理工藝以及最終合成納米顆粒形貌對(duì)樣品居里溫度的影響。得出了最佳熱處理溫度是800℃，最適合熱處理時(shí)間是4h。在一定的溫度內(nèi)晶粒長(zhǎng)大過(guò)程是協(xié)調(diào)各個(gè)晶粒間的位相，當(dāng)溫度高于1200℃時(shí)晶粒異常長(zhǎng)大。通過(guò)改變所合成鈣鈦礦錳氧化物的晶粒大小，可以改變樣品的居

5、里溫度以及磁熵變峰寬。 研究了La0.725-xSr0.275+xMnO3和La0.925-xMnO3的A位濃度摻雜以及空位摻雜對(duì)于居里溫度的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)合成的La0.725-xSr0.275+xMnO3居里溫度隨著x值的增加而降低。當(dāng)x值0～0.075之間時(shí)，受到減小引起的居里溫度下降與Mn4+濃度升高引起居里溫度上升這兩個(gè)相悖作用，居里溫度降低的幅度不大。當(dāng)x值0.075～0.100之間時(shí)，減小引起的居里溫

6、度下降與Mn4+濃度升高引起居里溫度下降是兩個(gè)相同過(guò)程。x值在0～0.100之間時(shí)，A位濃度摻雜和B位Mn3+/Mn4+離子比共同控制居里溫度變化。合成的La0.925-xMnO3居里溫度隨著x值的增加而降低。雖受到減小引起的居里溫度下降與Mn4+濃度升高引起居里溫度上升這兩個(gè)相悖作用，但空位濃度較大引起晶格畸變嚴(yán)重，故減小引起的居里溫度下降是其主要控制過(guò)程。 自主設(shè)計(jì)和制造了磁熱效應(yīng)直接測(cè)試裝置，研究和分析了磁