[發(fā)明專利]一種制備主相為NaZn13型結(jié)構(gòu)的大磁熵材料氫化物的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910084730.3
• 申請(qǐng)日: 2009-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN101554993A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍毅;傅斌;馬濤;葉榮昌;常永勤;萬發(fā)榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B6/24
• 分類號(hào): C01B6/24;H01F1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁制冷材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種制備將主相為NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)的具有IEM磁性相變的大磁熵材料在氫氣氣氛中熱處理，使氫原子進(jìn)入材料的NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)的間隙，占據(jù)間隙位置，形成主相為NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)的具有IEM磁性相變的大磁熵材料氫化物的方法。

背景技術(shù)

近年來，由于磁制冷技術(shù)被認(rèn)為是一種綠色環(huán)保、高效節(jié)能的下一代新制冷技術(shù)之一，具有巨磁熵變的磁制冷材料探索研究引起了人們的極大關(guān)注。特別對(duì)磁制冷技術(shù)在家用制冷機(jī)中的應(yīng)用，已開展了詳細(xì)的研究。現(xiàn)已報(bào)道了各種具有巨磁熵變的材料，例如MnFeP_1-xAs_x系化合物，Husles合金系，GaSiGe化合物系，具有變磁轉(zhuǎn)變NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)的稀土-鐵等過渡族化合物-硅、鋁化合物系列等等。從價(jià)格、材料的穩(wěn)定性和制備的角度考慮，NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)的稀土-鐵等過渡族化合物-硅、鋁化合物被認(rèn)為是最有實(shí)用前景的磁制冷材料之一。具有變磁轉(zhuǎn)變立方NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)的稀土-鐵等過渡族化合物-硅、鋁化合物的大磁熵來自于它的巡游電子變磁轉(zhuǎn)變(IEM)性質(zhì)。由于巡游電子變磁轉(zhuǎn)變性能，對(duì)該系列材料外加磁場(chǎng)，在居里溫度以上可以誘發(fā)順磁到鐵磁態(tài)的轉(zhuǎn)變，因此增加了磁熵變化值，導(dǎo)致在居里溫度附近出現(xiàn)大磁熵，大磁熵不對(duì)稱增寬。而且發(fā)現(xiàn)添加H作為間隙原子可以將具有變磁轉(zhuǎn)變立方NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)的大磁熵材料居里溫度提高到室溫以上，使得該系列非常適合用于室溫磁制冷技術(shù)中。已有大量的專利提出了制備具有NaZn13型結(jié)構(gòu)稀土-鐵等過渡族化合物以及其氫化物的方法，例如特開2007-31831和特開2006-283074提出了將稀土氧化物等原料粉末用氧化還原反應(yīng)，制備具有NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)稀土類-鐵等過渡族化合物，然后將反應(yīng)產(chǎn)物在氫氣氣氛中加熱，制備具有NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)的稀土類-鐵氫化物粉末。但是，由于用稀土氧化物等原料粉末進(jìn)行氧化還原反應(yīng)來制備具有NaZn13型結(jié)構(gòu)稀土-鐵等過渡族化合物時(shí)，還原后的產(chǎn)物中，會(huì)混有雜質(zhì)，要使用水洗等步驟除去雜質(zhì)，而稀土類-鐵等過渡族化合物是極其容易腐蝕的材料，所以得到高純稀土類-鐵等過渡族化合物很困難。

特開2007-84897提出了一種La_1-zPr_z(Fe_xSi_1-x)₁₃以及La_1-zPr_z(Fe_xSi_1-x)₁₃H_y氫化物的磁制冷材料，將La_0.5Pr_0.5(Fe_0.88Si_0.12)₁₃在5MPa的氫氣氣氛中加熱493K使其吸收氫原子，導(dǎo)致居里溫度上升到室溫附近，其磁熵變性質(zhì)和母合金相同。特開2005-36302提出了一種高效率制備NaZn₁₃型希土類合金的方法。將希土類-鉄-水素系合金的焼結(jié)體在大氣壓的氫氣中，加熱到200～300℃保持.1時(shí)間以上，在氫氣氣氛中冷卻。特開2005-113209提出一種La(Fe，Si)₁₃Hz系室溫磁気冷材料，將原料用真空溶解法和熱處理后得到的La-Si-Fe系合金，在大氣壓的氫氣氣氛中加熱到250～350℃，然后再粉碎成平均粒度為30～180μm的顆粒，在氫氣和氮?dú)饣旌蠚夥罩屑訜岬?00～600℃進(jìn)行氮化処理。US7063754B2報(bào)道了用加壓氫氣制備希土類-鉄-水素系合金。

已有專利，提供了很多制備具有NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)稀土類-鐵等過渡族化合物的氫化物的方法。但是眾所周知，一般來說，在氫氣氣氛中熱處理材料的工藝非常復(fù)雜，而且用于氫化的氫氣熱處理由于涉及到易爆炸的氫氣，使用中有一定危險(xiǎn)。因此有必要研究出更多對(duì)于具有變磁轉(zhuǎn)變的NaZn₁₃型的稀土-鐵等過渡族化合物-硅、鋁化合物的氫化方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種安全地，可以大規(guī)模地制備主相為NaZn₁₃型結(jié)構(gòu)的具有IEM磁性相變的大磁熵材料的氫化物方法。