[发明专利]稀土RE2

说明书

本发明公开了一种稀土基氧化物磁制冷材料及其制备方法，磁制冷材料化学式为RE₂ZnMnO₆，其中RE为钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er和铥Tm中的任意一种或任意几种元素。采用溶胶凝胶法制备：首先将RE硝酸盐、乙酸锌以及硝酸锰混合，加入去离子水形成溶胶；然后将溶胶水浴加热蒸干形成凝胶；再将凝胶研磨成粉煅烧并随炉冷却至室温；在收集粉末压片成型后，在马弗炉中煅烧后冷却得到成品。本发明制备的RE₂ZnMnO₆氧化物材料在0～7T磁场变化下，等温磁熵变介于11.53到25.26J/kg K之间，可应用于低温区磁制冷方面，本发明材料及其制备方法具有成本低廉、方法简单适用于工业化优势。

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物磁制冷材料及其制备方法，特别涉及一种稀土锌锰氧化物磁制冷材料及其制备方法，应用于磁性功能材料技术领域。

背景技术

磁制冷目前主要应用于低温制冷领域，例如卫星、宇宙飞船等航天器的参数检测和数据处理系统，辅助液氦制冷，以及创造极低温条件等。磁制冷材料的选取是磁制冷技术的关键。理想的磁制冷材料是指在宽温区、低磁场下具有大的磁熵变的磁体。

磁制冷材料是利用磁热效应(即magnetocaloric effect，又称磁卡效应或磁熵效应)达到制冷目的的一种无污染的制冷工质材料。具体表现为，通过改变外加磁场的强度使材料的磁矩发生有序、无序的变化(相变)，引发磁体的吸热和放热作用进行制冷循环。磁制冷材料在高磁场下磁矩向有序状态变化，放出热量到周围环境而在低磁场区域，磁矩向无序状态变化从而吸收热量，如此反复循环可实现持续制冷的目的。相对于传统的气体循环制冷，磁制冷的装置体积小、无污染、噪音低、效率高、功耗低,制冷效率不受热机循环的限制,可用于空间等微重力环境。磁制冷是一种具有强的竞争力的制冷方式。

目前虽然诸多因素的限制使磁制冷技术的广泛应用尚未成熟，但是由于磁制冷与传统的气体压缩制冷相比，具有无污染低噪音等诸多优点，是未来颇具潜力的一种新的制冷方式。而取决于这一技术能否实现工业化的关键是寻找高性能的磁制冷材料，因此高性能的磁制冷材料的设计和制造成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于提供一种稀土基氧化物的磁制冷材料及其方法，其特征在于，该磁制冷材料的化学式为RE₂ZnMnO₆，其中RE为钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er或铥Tm中的一种、两种或几种混合，RE₂ZnMnO₆氧化物材料在0～7T磁场变化下，等温磁熵变介于11.53到25.26J/kg K之间，获得较大的磁熵变优势，可应用于低温区磁制冷方面。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种稀土基氧化物磁制冷材料，其化学式为RE₂ZnMnO₆，其中RE为钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er和铥Tm中的任意一种元素或任意几种元素。

作为本发明优选的技术方案，所述RE₂ZnMnO₆氧化物材料具有单斜型晶体结构，属于 P121/C1空间群；其中RE₂ZnMnO₆氧化物材料在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变介于7.22～16.27J/kg K之间；在0～7T的磁场变化下，等温磁熵变介于11.53～25.26J/kg K之间。

作为本发明优选的技术方案，稀土基氧化物磁制冷材料在0～5T的磁场变化下，等温磁熵变介于7.22～16.27J/kg K之间。

作为本发明优选的技术方案，稀土基氧化物磁制冷材料相变温度为2.2～6.8K。

一种本发明稀土基氧化物磁制冷材料的制备方法，包括以下步骤：