[发明专利]一种利用Lobed型泰勒反应器制备钙钛矿磁制冷材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用Lobed型泰勒反应器制备钙钛矿磁制冷材料的方法。本发明的钙钛矿磁制冷材料的化学组成式为Ln_xA_1‑xMnO₃,所述化合物中元素Ln为La，Pr，Sm等稀土元素，元素A为Ca和Sr二价金属元素及Li，K，Na，Ag一价金属元素，0.1≤x≤0.9。本发明通过Lobed型泰勒反应器的共沉淀法制备Ln_xA_1‑xMn(OH)₂前驱体，其球型度更高，颗粒大小更均匀，大小为5～7μm，制备的前驱体在氧气气氛条件下，高温烧结得到钙钛矿磁制冷材料，其磁熵变较大，本发明提供的制备方法能够降低高温烧结温度与时间，节约能耗。

技术领域

本发明涉及一种利用Lobed型泰勒反应器制备钙钛矿磁制冷材料的方法，尤其涉及一种低能耗制备高性能的磁制冷材料的方法。

背景技术

近年来，室温磁制冷材料得到了快速的发展，其中稀土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。

但是传统高温固相烧结制备得到的稀土磁制冷材料，其工艺流程复杂，烧结时间长，温度高，使得能耗非常高，且制备的磁制冷材料均匀性低。

为了提高稀土磁制冷材料的均匀性和降低能耗，研究者采用溶胶凝胶法和共沉淀法制备纳米级和微米级的磁制冷材料，提高了材料的均匀性，材料的制冷性能也在一定程度上得到了提高，但是溶胶凝胶法造成的污染较大，并且这两种方法的都不能大规模应用于实际工业生产中。

与传统泰勒反应器制备的磁制冷材料前驱体，本发明所采用的Lobed型泰勒反应器制备的磁制冷材料前驱体，其前驱体颗粒大小能够控制在5～7 μm之间，均匀性和球型度更高，并且能够连续的生产获得磁制冷前驱体，同时由于均匀性高，有效降低了高温烧结的温度，有利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的提供利用一种利用Lobed型泰勒反应器制备钙钛矿磁制冷材料的方法，尤其是制备Ln_xA_1-xMn (OH )₂磁制冷前驱体，与传统的泰勒反应器相比，获得的前驱体球型度更高，与现有的传统高温固相烧结法制备稀土磁制冷材料方法相比，其均匀性更好，能耗更低。

本发明提供的利用利用Lobed型泰勒反应器制备钙钛矿磁制冷材料的方法，包括以下制备步骤：

在Lobed型泰勒反应器内加入含稀土元素、二价或一价金属元素以及锰元素的共沉淀溶液制备Ln_xA_1-xMn (OH )₂前驱体，其中0.1≤x≤0.9；（2）将获得的前驱体放入管式炉中，高温烧结得到Ln_xA_1-xMnO₃,磁制冷材料。

尤其，优选地，所述步骤（1）中传统泰勒反应器的内筒为Lobed型。

尤其，优选地，所述步骤（1）中的共沉淀工艺控制条件包括PH、温度、内同转速、共沉淀液注入速率。

尤其，优选地，所述步骤（1）中的共沉淀液包含硫酸镧等含稀土元素的硫酸盐，二价或一价硫酸盐，以及硫酸锰。

尤其，优选地，所述步骤（1）中的共沉淀液还包括氨水及氢氧化钠溶液。

尤其，优选地，所述步骤（2）中烧结过程中在管式炉中通入氧气。

尤其，优选地，所述步骤（2）中烧结过程中的控制条件为烧结温度及时间。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：