[发明专利]一种具有奈尔温度可调高反常磁热效应的钙钛矿锰氧化物及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有奈尔温度可调高反常磁热效应的钙钛矿锰氧化物及制备方法。本发明的钙钛矿猛氧化物的化学组成式为Pr_0.5Sr_0.5‑xEu_xMnO₃,所述化合物以钙钛矿锰氧化物Pr_0.5Sr_0.5MnO₃为基质，Eu为掺杂离子，其中0<x≤0.1,所述化合物在1.5T磁场下的最大磁熵变（反常磁热效应）为‑3.5 J/kg K。本发明采用Eu离子掺杂，使得钙钛矿锰氧化物从铁磁态到电荷有序态的转变温度（奈尔温度）在130 K至160 K可调，并且通过Eu离子的掺杂，改变了氧化物阳离子的无序度以及自旋与晶格的相互耦合作用，提高了材料的逆磁热效应。该钙钛矿锰氧化物的制备工艺简单，反常磁热效应高，工作温度可调，可作为磁制冷机中的理想散热材料。

技术领域

本发明涉及一种具有奈尔温度可调高反常磁热效应的钙钛矿锰氧化物及制备方法，尤其涉及一种元素取代法获得具有逆磁热效应并且工作温度可调的磁制冷材料及其制备方法。

背景技术

具有钙钛矿结构的稀土氧化物体系由于内在的自旋、晶格、轨道和电荷自由度之间强烈的耦合作用而显示出特有的光、电、磁输运性质及优异的磁电阻效应、催化性能及磁热效应等，因而被广泛应用于磁制冷、高温加热材料、固体电阻器及氧化还原催化等诸多领域。近年来，室温磁制冷材料得到了快速的发展，其中钙钛矿结构锰氧化物磁制冷材料凭借其低场下具有较大的磁熵变、化学稳定性强、居里温度可调控、电阻率大、成本低、且比重轻、无毒、容易小型化等优点，受到了广泛的关注。

磁热效应是通过磁性材料中等温磁熵的变化或绝热温度的变化来衡量。在存在外部磁场的情况下，磁矩的重新排列使得磁性材料放出或者吸收大量的热量，我们能观察到两种不同类型的温度依赖性磁熵变（-ΔS_M）。对于铁磁性材料，-ΔS_M(T)变化是正的，在居里温度（T_C）附近具有最大值（称为正常磁热效应，MCE）。然而，对于反铁磁性材料，-ΔS_M (T)的变化有些不同。在磁场下将温度降低至T_C时，磁熵变值（-ΔS_M）的正增加的，但温度降至Neel温度（T_N）附近时， -ΔS_M从正增加到负增加的急剧变化，表现出极大的反常磁热效应（IMCE）。具有 MCE的磁性材料一直是研究的重点，因为其能够直接应用于磁制冷机中。

但是具有反常磁热效应的磁性材料也可作为制冷机中的的散热材料，具有广泛的应用前景。此外，研究表明传统磁热材料的制冷效率也可以通过适当复合IMCE材料来调整，因此在技术上IMCE在磁制冷领域也是非常重要的。目前发现钙钛矿中存在较大的IMCE效应，但是由于电荷有序态的脆弱性，电荷有序态只存在于少数固定几个元素比的氧化物中，奈尔温度基本固定，而且很难调节，因此限制了其在磁致冷领域的应用。

本发明球磨的方法，使得原料均匀混合，同时在氧气气氛下烧结，得到纯相样品Pr_0.5Sr_0.5-xEu_xMnO₃，通过掺杂Eu离子，调节了奈尔温度，由于氧化物中阳离子的无序度以及自旋与晶格的相互耦合作用的变化，提高了钙钛矿氧化物的逆磁熵变。

发明内容

一种具有奈尔温度可调高反常磁热效应的钙钛矿锰氧化物及制备方法。

一种具有奈尔温度可调高反常磁热效应的钙钛矿锰氧化物及制备方法，其制备方法包含以下步骤：

一、 配料预处理:将一定量SrCO₃, MnCO₃，Eu₂O₃以及Pr₂O₃在80^oC条件下烘干；