A位和B位離子摻雜對(duì)鈣鈦礦錳氧化物的磁熱效應(yīng)研究.pdf

1、近年來,新發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的磁熱材料成為室溫制冷技術(shù)中一個(gè)重要的標(biāo)志。磁熱效應(yīng)在二十世紀(jì)三十年代被發(fā)現(xiàn),而近幾年才發(fā)現(xiàn)室溫磁制冷技術(shù)有著極大的應(yīng)用前景,并得到快速的發(fā)展。鈣鈦礦錳氧化物內(nèi)部存在著自旋、晶格、軌道和電荷自由度之間的強(qiáng)烈耦合,從而產(chǎn)生了光、電、磁等一系列特性,同時(shí)還存在著磁電阻效應(yīng)、催化性能及磁熱效應(yīng)。鈣鈦礦錳氧化物除了化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、電阻率大、成本低、比重輕、無毒、易小型化等優(yōu)點(diǎn)以外,在低磁場(chǎng)下還具有較大磁熵變以及居里溫度可控這兩

2、個(gè)最主要的優(yōu)勢(shì)令該類化合物受到了廣泛的關(guān)注。但是該類材料的磁熵變相對(duì)于其他金屬類磁熱材料依然較小,磁熱性能易受材料結(jié)構(gòu)的改變而顯著變化。因此本文通過對(duì)鈣鈦礦錳氧化物進(jìn)行A位和B位離子摻雜,研究不同離子摻雜對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、磁性及磁熱效應(yīng)有何影響。并且在研究過程中深入探索出在低磁場(chǎng)及室溫下如何提高材料的磁熵變的方法和機(jī)理,使該類化合物能夠成為理想的室溫磁制冷材料。本文主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)本文以Pr0.5Sr0.5MnO3為基底

3、材料,通過固相燒結(jié)法制備A位摻雜的Pr0.5Sr0.5-x(Ba, Ce, Bi)xMnO3(0≤x≤0.1)系列樣品。研究發(fā)現(xiàn)摻雜不同元素后結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,但是其相變類型并不改變,均為二級(jí)相變,這表明摻雜不同元素并不能在很大程度上改變基底材料的性質(zhì)。隨著Ba和Bi摻雜量的增大,居里溫度先增大后減小,而摻Ce的樣品其居里溫度則不斷增大,這是由于Ba和Bi摻雜后晶胞參數(shù)改變,導(dǎo)致A位平均離子半徑和不匹配度受到影響,兩者相互作用導(dǎo)致了居里溫度

4、的先增后減。而摻雜Ce離子后居里溫度逐漸升高,達(dá)到310 K,這處于室溫工作區(qū)間范圍,同時(shí),由于摻雜Ce的樣品最大磁熵變|?SM|max可達(dá)1.93 J kg-1 K-1,這是金屬Gd的50％,因此在室溫磁制冷領(lǐng)域有著較好的實(shí)際應(yīng)用。
　　(2)通過固相燒結(jié)法制備B位摻雜的Pr0.5Sr0.5Mn1-x(Fe, Co)xO3(0≤x≤0.1)樣品。通過XRD、SEM及能譜分析儀測(cè)試樣品的表面形貌及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過VSM表征樣品的磁性