[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦錳氧化物磁制冷材料及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211715505.7
• 申請(qǐng)日: 2022-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116230345A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳煒杰;盧新琴;唐珊;洪波;徐靖才;李靜;曾云雄;彭曉領(lǐng);王新慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): H01F1/01
• 分類號(hào): H01F1/01;C01G45/12;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種組分變化的鈣鈦礦錳氧化物磁制冷材料及應(yīng)用，所述的鈣鈦礦錳氧化物是Lasubgt;0.66?x/subgt;Casubgt;0.33?y/subgt;Mnsubgt;1+x+y/subgt;Osubgt;3/subgt;多孔納米球，其中La:Ca:Mn的摩爾比分別為0.66:0.33:1、0.61:0.33:1.05、0.56:0.33:1.1、0.66:0.28:1.05和0.66:0.23:1.1。本發(fā)明的鈣鈦礦錳氧化物多孔納米球具備較大表面積與靈活的相變溫度調(diào)控。本發(fā)明的材料用于磁制冷，具有優(yōu)良的磁熵變與相對(duì)制冷能力，且較寬的熵變溫度區(qū)間使其制冷的溫度區(qū)間更加靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁制冷材料領(lǐng)域，具體涉及一種La_0.66-xCa_0.33-yMn_1+x+yO₃鈣鈦礦型錳氧化物多孔納米球的組分與磁制冷材料的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著全球氣候變暖，能源危機(jī)，環(huán)境污染，生態(tài)保護(hù)等環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。人們迫切希望在各領(lǐng)域?qū)ふ腋咝Ч?jié)能的替代方案。磁熱效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)由于獨(dú)特的物理特性使得其受到制冷領(lǐng)域的青睞。磁制冷與傳統(tǒng)的空氣壓縮制冷方式相比，有著理論效率高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)極端環(huán)境等優(yōu)勢(shì)。MCE是磁性材料的一種固有性質(zhì)。絕熱過(guò)程的溫度變化(ΔTad)和等溫過(guò)程的熵變化(ΔST)是評(píng)價(jià)其性能的重要指標(biāo)。因此，人們一直致力于尋找具有大磁熵變化∣-ΔSM∣和寬工作溫度的新材料。?中等帶寬La-Ca-Mn-O鈣鈦礦型錳氧化物具有大的磁熵變、小的熱滯和遲滯接近室溫的相變溫度以及相對(duì)較低的成本，多年來(lái)一直是制冷材料的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種組分調(diào)配的La_0.66-xCa_0.33-yMn_1+x+yO₃鈣鈦礦錳氧化物多孔納米球磁制冷材料。采用溶劑熱法在高溫高壓環(huán)境下合成絡(luò)合物前驅(qū)體，經(jīng)過(guò)煅燒后得到Mn摻雜多孔納米球。通過(guò)調(diào)配組分使其相變溫度提升，得到更適用于室溫的磁制冷材料。

本發(fā)明的一種鈣鈦礦錳氧化物磁制冷材料，其特征在于，所述的鈣鈦礦錳氧化物是La_0.66-xCa_0.33-yMn_1+x+yO₃多孔納米球，其中La:Ca:Mn的摩爾比分別為0.66:0.33:1、0.61:0.33:1.05、0.56:0.33:1.1、0.66:0.28:1.05和0.66:0.23:1.1。

本發(fā)明的一種鈣鈦礦錳氧化物磁制冷材料，具體包括以下制備步驟：

1）將六水硝酸鑭、四水硝酸鈣、硝酸錳、PVP按照一定比例加入到甘油與異丙醇的混合溶液中；

2）將混合溶液超聲15min，隨后攪拌50min至完全溶解；超聲頻率為40±2kHz，時(shí)間為0.5?h；

3）將2）得到的混合溶液轉(zhuǎn)移到200ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)襯中，擰緊高壓反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜置于鼓風(fēng)干燥箱中180℃保溫6?h；

4）等到反應(yīng)釜冷卻后，將其中產(chǎn)物8000r/min離心五分鐘，廢棄上清液后使用無(wú)水乙醇洗滌后離心，重復(fù)兩遍，將所得沉淀物在鼓風(fēng)干燥箱中干燥12?h；

5）干燥后的前驅(qū)體放入馬弗爐中，在750℃下煅燒6?h。

本發(fā)明的一種鈣鈦礦錳氧化物磁制冷材料的應(yīng)用，其特征在于，具體包括：

將煅燒完成后得到的La_0.66-xCa_0.33-yMn_1+x+yO₃多孔納米球應(yīng)用于磁制冷方向，將材料置于其磁相變溫度附近測(cè)量每隔2K溫度測(cè)試材料在0-5T磁場(chǎng)變化下的磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)。根據(jù)公式1積分計(jì)算得到一定磁場(chǎng)與溫度環(huán)境下的磁熵變數(shù)據(jù)。

根據(jù)最大磁熵變，得到最大磁熵變的半高寬溫度區(qū)間利用公式2得到材料的相對(duì)制冷能力。