[发明专利]一种利用传统泰勒反应器制备高性能稀土磁制冷材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用传统泰勒反应器制备高性能稀土磁制冷材料的方法。本发明的稀土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，0.3≤x≤0.7。本发明通过传统泰勒反应器的共沉淀法制备Ln_xA_1‑xMn(OH)₂前驱体，之后在氧气气氛条件下，高温烧结得到稀土磁制冷材料，该制备方法能够得到结晶度好，大小为5～10μm前驱体,烧结后得到的稀土磁制冷材料磁熵变大，该制备方法能够有效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传统泰勒反应器制备高性能稀土磁制冷材料的方法，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。

本发明所采用的传统泰勒反应器制备的稀土磁制冷材料，其前驱体颗粒大小能够控制在5～10 μm之间，均匀性好，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传统泰勒反应器制备高性能稀土磁制冷材料的方法，尤其是制备Ln_xA_1-xMn (OH )₂磁制冷前驱体，与现有的传统高温固相烧结法制备稀土磁制冷材料方法相，其均匀性更好，能耗更低。

本发明提供的利用传统泰勒反应器制备高性能稀土磁制冷材料的方法，包括以下制备步骤：

在传统泰勒反应器内加入含稀土元素、二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0.3≤x≤0.7；（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圆筒形扇叶。

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，硫酸钙或硫酸锶，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：

（1）利用传统泰勒反应器制备的Ln_xA_1-xMn (OH )₂磁制冷前驱体颗粒小，大小可控；

（2）与传统高温固相烧结制备磁制冷材料相比，本发明能耗更低，样品均匀性更好；