[发明专利]应用于低温磁制冷中的R2Cu2O5氧化物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种应用于低温磁制冷中的R₂Cu₂O₅(R为Ho或Dy)氧化物材料及其制备方法。

背景技术

磁制冷材料是一种新型磁性功能材料，它是利用磁性材料的磁热效应(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，它不仅不排放如氟利昂等任何有害气体，而且与现有最好的制冷系统相比可以少消耗20～30﹪的能源，而且即不破坏臭氧层又不排放温室气体，而现在使用的冰箱和空调系统则正在成为全世界能源消耗的主体。

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，具有熵密度高、结构简单、体积小、效率高、无污染及噪声小等优点，是未来颇具潜力的一种新的制冷方式。而取决于这一技术能否走出实验室，走进千家万户的关键是寻找高性能的磁制冷材料。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、制备工艺复杂等不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于低温磁制冷中的R₂Cu₂O₅氧化物材料及其制备方法。

一种应用于低温磁制冷中的R₂Cu₂O₅氧化物材料，其中R为Ho或Dy，所述的R₂Cu₂O₅的氧化物材料具有正交型晶体结构，属于Pnma空间群。

Ho₂Cu₂O₅氧化物材料，在0T～5T的磁场变化下，等温磁熵变为8.5J/kgK～10J/kgK；在0T～7T的磁场变化下，等温磁熵变为11.5J/kgK～13.5J/kgK。

Dy₂Cu₂O₅氧化物材料，在0T～5T的磁场变化下，等温磁熵变为7J/kgK～8J/kgK；在0T～7T的磁场变化下，等温磁熵变为10.5J/kgK～12.5J/kgK。

本发明的应用于低温磁制冷中的R₂Cu₂O₅氧化物材料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将氧化钬或氧化镝，和硝酸铜按1∶2摩尔比，滴入浓度为3mol/L～4mol/L的稀硝酸并不停搅拌，直至待氧化钬或氧化镝全部溶解形成溶胶；

步骤2：加入乙醇或去离子水溶解的柠檬酸，氧化钬或氧化镝质量∶柠檬酸质量为1∶(2～3)，快速充分搅拌后，加热至90℃～120℃把水份蒸干，形成凝胶；

步骤3：冷却后，将凝胶在450℃～550℃退火7h～9h，形成烧结物；

步骤4：将烧结物研磨成粉末，压片成型后，放入坩埚，用马弗炉在820℃～950℃下烧结72h～100h，随炉冷却至室温即可得到成品。

其中，步骤4中利用压片机将粉末压片成型；所用坩埚为刚玉坩埚。

本发明的稀土Ho₂Cu₂O₅氧化物材料或稀土Dy₂Cu₂O₅氧化物材料在各自磁相变温度附近部级具有较大的磁熵变，而且具有原材料成本低廉、制备方法简单、以及良好的磁、热可逆性质。

本发明的稀土R₂Cu₂O₅氧化物材料可采用溶胶凝胶法制备，该方法工艺简单、适用于工业化。