[發(fā)明專利]一種晶態(tài)釓基磁制冷材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611169916.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN106710763B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟濱;李忠義;張付力;張弛;孫家書;曹廣秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 商丘師范學(xué)院
• 主分類號(hào): H01F1/01
• 分類號(hào): H01F1/01;C07F5/00
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

本發(fā)明公開了一種晶態(tài)釓基磁制冷材料及其制備方法，晶態(tài)釓基磁制冷材料的分子式為[Gd(L)(DMF)(H₂O)₂]_n(其中，L^3?=反式烏頭酸根陰離子，DMF=N,N?二甲基甲酰胺)，單晶結(jié)構(gòu)具有二維層狀結(jié)構(gòu)，其不對(duì)稱構(gòu)筑單元包含一個(gè)三價(jià)釓離子、一個(gè)三價(jià)反式烏頭酸根配體、一個(gè)DMF分子和兩個(gè)末端配位水分子。制備方法如下：將硝酸釓、反式烏頭酸的水溶液加入反應(yīng)瓶中，然后加入DMF，在攪拌的條件下逐滴加入氫氧化鈉水溶液將體系的pH調(diào)到2.2~3.0，攪拌5~10min后密封，在85~100℃的恒溫條件下加熱20~48h，冷卻至室溫，過濾、干燥得到釓基磁制冷材料。本發(fā)明的合成和提純方法簡(jiǎn)單，成本低廉，磁制冷性能良好，作為磁制冷劑在低溫制冷領(lǐng)域具良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫磁制冷材料：[Gd(L)(DMF)(H₂O)₂]_n(其中，L為反式烏頭酸根陰離子，DMF為N,N-二甲基甲酰胺)，及其制備方法以及其作為磁制冷劑在低溫磁制冷領(lǐng)域的應(yīng)用，屬于低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，世界各國對(duì)節(jié)能和綠色環(huán)保非常重視，而磁制冷技術(shù)具有綠色環(huán)保、高效節(jié)能、噪聲小、設(shè)備可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，恰好滿足了資源、能源和環(huán)境成本的要求，是一種具有廣闊發(fā)展前景的無污染的綠色環(huán)保制冷技術(shù)，近年來，受到了世界各國的高度重視及廣泛研究。

自從2000年人們對(duì)分子基磁制冷材料進(jìn)行研究以來,經(jīng)過十幾年的發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)設(shè)計(jì)合成了系列基于鐵、錳、釓等過渡、稀土金屬分子基磁制冷劑。一般來說，理想的分子基磁制冷材料應(yīng)具有大的基態(tài)自旋S、盡可能小的磁各向異性、低能量的激發(fā)自旋態(tài)、金屬離子之間盡可能是鐵磁或亞鐵磁耦合，使鐵磁交換占主導(dǎo)及大的磁密度或小的配體/金屬質(zhì)量比。[Acc.Chem.Res.2015,48,2834-2842；Inorg.Chem.2015,54,153-160]鑒于以上條件,在分子基磁制冷材料的設(shè)計(jì)研制過程中，一般選用具有較大基態(tài)自旋的稀土離子Gd³⁺或過渡金屬離子Mn²⁺、Fe³⁺等，以及磁各向異性較小或可忽略的Cu²⁺、Ni²⁺等離子。在各種金屬離子中，稀土Gd³⁺離子具有最大的基態(tài)自旋，并且各向同性，因此，稀土Gd³⁺離子是研制分子基磁制冷劑的理想選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在開發(fā)一種新型晶態(tài)釓基磁制冷材料，同時(shí)提供此制冷材料的制備方法及其作為磁制冷劑在低溫制冷領(lǐng)域的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種晶態(tài)釓基磁制冷材料，所述晶態(tài)釓基磁制冷材料的分子式為[Gd(L)(DMF)(H₂O)₂]_n(其中，L為反式烏頭酸根陰離子，DMF為N,N-二甲基甲酰胺)，且晶態(tài)釓基磁制冷材料的單晶結(jié)構(gòu)具有二維層狀結(jié)構(gòu)，所述的二維層狀結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱構(gòu)筑單元為一個(gè)三價(jià)釓離子、一個(gè)三價(jià)反式烏頭酸根配體、一個(gè)DMF分子和兩個(gè)末端配位水分子。

所述的晶態(tài)釓基磁制冷材料的制備方法，步驟如下：將硝酸釓、反式烏頭酸的水溶液加入反應(yīng)瓶中，然后加入DMF，在攪拌的條件下逐滴加入氫氧化鈉水溶液，將體系的pH調(diào)到2.2～3.0，攪拌5～10min后密封，在85～100℃的恒溫條件下加熱20～48h，冷卻至室溫，過濾、室溫干燥得到所述釓基磁制冷材料。

所述硝酸釓與反式烏頭酸的物質(zhì)的量之比為1:2～20。

以0.2mmol硝酸釓基準(zhǔn)，所述DMF的用量為2～10mL。

以0.2mmol硝酸釓為基準(zhǔn)，所述氫氧化鈉水溶液的濃度為0.1～2.0mol/L。