双层钙钛矿锰氧化物(La_(0.9)Eu_(0.1))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁性和磁熵变研究

本文采用传统固相反应法制备多晶样品(La_(0.9)Eu_(0.1))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7,并对其磁性和磁卡效应进行研究.研究表明:在低温部分出现反铁磁和铁磁相互竞争,在三维铁磁有序转变温度(T_c~(3D)≈75 K)至二维铁磁转变温度(T_c~(2D)≈227 K)范围内出现铁磁顺磁共存;此外,在T_c~(3D)附近,出现了较大的磁熵变,当外加磁场为1 T时其最大磁熵变值为1.69 J/(kg K),这表明该材料可能适合在液氢温区内作为一种磁制冷材料.     

非晶态Fe91-xLaxZr9合金的制备与磁热效应

采用电弧熔炼和真空电磁感应甩带方法制备了Fe91-xLaxZr9(x=1,3,5,10)系列非晶合金,研究了该非晶合金的磁性和磁热效应.X-射线衍射结果显示,样品的形成主要为非晶态合金.非晶态Fe81La10Zr9合金的磁熵变随温度变化的曲线表明,外场为1.5T时样品最大等温磁熵变为0.8J/(kg.K),半峰宽对应的温度变化范围为245～285K.     

钙钛矿La0.7CexBa0.3-xMnO3的磁热性能研究

【目的】通过固相反应法制备La_(0.7)Ce_xBa_(0.3-x)MnO_3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的钙钛矿锰氧化物,研究Ce元素的不同掺杂量对原体系磁热性能的影响。通过Ce元素的掺杂,来调节原体系过高的居里温度以及改善体系的磁热性能。【方法】通过X射线粉末衍射的方式确定其单相结构,并使用振动样品磁强计对钙钛矿样品进行磁性能的测试。【结果】La0.7CexBa0.3-xMnO3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的居里温度分别为342.1K,319.8K,270.0K,244.3K和199.7K。在0~2T的外磁场下,该体系的最大磁熵变分别为2.54J/(kg·K),2.32J/(kg·K),2.51J/(kg·K),2.03J/(kg·K)和1.87J/(kg·K),且最大磁熵变都在居里温度附近。【结论】随着Ce元素掺杂量的增加,化合物居里温度逐渐降低;而最大磁熵变则呈先减小后增大又减小的趋势。同时由Arrott曲线判断这5个样品的相变都是二级相变。当Ce元素的掺杂量为0.05~0.10时,该体系的居里温度在室温附近,且最大磁熵变仍保持较大的值。     

制备工艺对(Mn,Fe)_2(P,X)(X=Ge,Si,B)化合物磁性和磁热效应的影响

研究不同制备工艺对Fe_2P-型(MnFe)_2(P,X)(X=Ge, Si, B)系列化合物的晶体结构、磁性和磁热效应的影响。利用传统固相烧结结合外磁场加热、不同的热处理温度和时间、淬火和缓慢冷却处理等方法制备了(Mn, Fe)_2(P,X)(X=Ge, Si, B)系列化合物。粉末X射线衍射(XRD)实验结果表明,该系列化合物均形成了Fe_2P型六角结构。采用磁性测量表征居里温度和热滞,并计算等温磁熵变。结果表明,磁场热处理(1 000℃,1.1 T真空)使Mn_(1.1)Fe_(0.85)P_(0.5)Si_(0.5)和Mn_(1.1)Fe_(0.9)P_(0.75)Ge_(0.25)化合物的铁磁-顺磁相变温区变宽,导致在其居里温度处的磁热效应减小。另发现Mn_1Fe_(0.95)P_(0.587)Si_(0.34)B_(0.073)化合物的磁相变与烧结和淬火温度的敏感关系。随着淬火温度的升高,相变宽度减小,导致磁熵变增大,但热滞先减小再增大。由此获得磁热性能最佳的化合物:当淬火温度为1 100℃时,其居里温度在室温附近,热滞小于3 K,并且在0～1 T的外加磁场变化下的最大等温磁熵变高达11 J/(kg·K),显示了该材料巨大的磁制冷潜力。     

Sm_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(1-x)Al_xO_3的制备及低温磁性质研究

通过高温固相法制备了单相多晶样品,对样品的磁性质进行测量与分析.XRD结构分析表明,该样品为单相正交结构,空间群为Pnma.磁性的测量表明,低温下样品为相分离态.ZFC和FC出现分叉,表现出典型的相分离特征,在ZFC曲线6K处出现一个小峰.红外吸收光谱分析表明了Al掺杂引起MnO_6八面体的畸变.Sm_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(0.90)Al_(0.10)O_3交流磁化率曲线实部峰没有随频率的变化发生很明显的温度偏移,而其虚部峰随频率的增加而下降.     

Al掺杂对Ni-Co-Mn-Sb合金马氏体相变和磁性的影响

在Ni-Co-Mn-Sb哈斯勒合金中掺杂少量Al以调节合金的磁热性质.未掺杂Al时,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(12)在50 kOe的外加磁场下,马氏体相变温度间隔ΔT_(int)=12 K,在210 K时,磁熵变ΔS_m=6. 86 J/(kg·K),制冷量RC=64. 77 J/kg.掺杂少量Al后,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(11. 5)Al_(0. 5)在50 kOe外场下,马氏体相变温度间隔ΔT_(int)=3. 5 K,在235 K时,磁熵变ΔS_m=18. 60J/(kg·K),制冷量RC=117. 95 J/kg.未掺杂Al时,10 kOe的低磁场下,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(12)的磁电阻为-11. 85%,掺杂Al后,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(11. 5)Al_(0. 5)的磁电阻为-82. 85%,合金的负磁阻效应明显增强.结果表明,适量Al元素掺杂可提高马氏体相变温度,缩短合金马氏体发生相变温度的间隔,大幅增大磁熵变,并因此提高合金的制冷能力.     

低磁场下获得巨磁热效应的GdSiGeZn合金

在研究Gd5Si2-xGe2Znx,Gd5Si2-zGe2-zZn2z系列合金的等温磁熵变和居里温度时发现,Zn的微量变化对合金的磁热性能影响很大.当x或者2z为0.001时,在1.5 T外加磁场变化下,其最大等温磁熵变分别为20.70 J/(kg.K)(x=0.001)和25.30 J/(kg.K)(2z=0.001),居里温度分别为284 K(x=0.001)和280 K(2z=0.001),其磁热性能远高于没有添加Zn元素的合金(5.03 J/(kg.K)).实验证明,微量元素Zn对Gd5Si2Ge2化合物的合金化处理,可使其在低磁场下的磁热效应得到巨幅提高,其最大等温磁熵变优于文献报道的铸锭合金Gd5(Si1-yGey)4及其他添加元素(如Ga,Sn,Cu,B,Al,Bi,Co,Fe,Ni,Mn,C,H等)替代Si或Ge时在5 T高外加磁场变化下的等温磁熵变.     

钙钛矿锰氧化物Pr_(0.2)Gd_(0.3)Sr_(0.5)MnO_3的磁性研究

用固相反应法制备了掺杂多晶样品Pr0.2Gd0.3Sr0.5MnO3,用X射线衍射仪(XRD)和超导量子磁强计(SQUID)对其磁性进行了研究.研究结果表明:样品的单相性很好,具有单一正交畸变钙钛矿结构,空间群为Pbnm;掺杂后的样品在低温区表现出铁磁态,整个温度区出现了两个磁转变温度点(TC1=305K,TC2=110K);当温度为110~305K时,样品呈现出铁磁-顺磁混合态.     

(La0.9Dy0.1)2/3Ba1/3Mn1-xAlxO3(x=0,0.05)氧化物的结构与磁性

【目的】为改善(La_(0.9)Dy_(0.1))_(2/3)Ba_(1/3)Mn_(1-x)Al_xO_3的磁热性能,研究掺杂Al对其晶体结构、居里温度、相变类型以及磁热性能的影响。【方法】采用固相反应法制备锰氧化物(La_(0.9)Dy_(0.1))_(2/3)Ba_(1/3)Mn_(1-x)Al_xO_3(x=0,0.05)样品,利用X射线衍射法分析样品的结构,用振动样品磁强计测量样品的磁性。【结果】所制备样品均为单相钙钛矿结构,属于菱方晶系,空间群为R-3c(No.167)。掺杂Al使样品居里温度由无掺杂的274K降低到248K,在外加磁场变化为20kOe时最大磁熵变由2.16J/(kg·K)降低到1.85J/(kg·K)。样品的铁磁-顺磁相变属于二级相变。采用双交换作用机制解释了居里温度和磁化强度的变化。【结论】非磁性元素Al替代Mn不改变其晶体结构,稍微降低了锰氧化物的磁热性能。     

(Dy_(1-x)Gd_x)Co_2的磁熵变研究

通过磁性能测试,对金属间化合物(Dy1-xGdx)Co2(x=0,0 1,0 2,0 4,0 6)的磁熵变和磁相变进行了研究.结果表明,该化合物的居里温度随Gd含量增加呈线性提高,而其磁熵变则降低.磁熵变下降的主要原因是Gd替代Dy后化合物的磁相变由一级相变转变为二级相变.由于这种化合物在较宽温区内具有可观的磁熵变,也探讨了它用作近室温磁制冷工质的可能性.     

(Mn1-xCox)65Ge35(x=0.2～0.5)合金的磁热效应

在氩气的保护下用熔炼法制备了(Mn1-xCox)65Ge35系列合金,通过X射线衍射和振动样品磁强计研究了样品的结构和磁熵变.结果表明,(Mn1-xCox)65Ge35系列合金在Co含量x=0.2时,样品为正交结构,磁矩反铁磁排列; 当Co含量0.2≤x≤0.5时,样品为六角结构,磁矩铁磁排列.随着Co含量的增加,合金的居里温度在250～302K范围内变化.在低磁场(0-1.5T)下,(Mn1-xCox)65Ge35系列合金的最大等温磁熵变为1.7J·kg-1·K-1.     

稀土掺杂钙钛矿锰氧化物(La_(0.975)Gd_(0.025))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁性和电性研究

采用传统的高温固相反应法,制备了钙钛矿锰氧化物(La0.975Gd0.025)4/3Sr5/3Mn2O7多晶样品,利用X射线衍射(XRD)仪、物性测量系统(PPMS)和超导量子磁强计(SQUID)研究了样品的结构、磁性和电性,结果表明:该多晶样品为Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为I4/mmm;样品的三维铁磁有序转变温度T3 DC和二维铁磁有序转变温度T2 DC分别为110K和240K,在居里温度(T3 DC)附近出现明显的磁熵变,当外磁场为2.5T时,其磁熵变值为3.1J/kg·K;电性测量结果显示,T3 DC也是样品经历金属性到绝缘性转变的温度,当T3 DCT300K时,样品遵循三维变程跳跃的导电方式,说明样品中载流子的输运过程是由磁不均匀性决定的.     

双阳离子型离子液体[C4(MIM)2][PF6]2的比热容测定及其模型化

利用差示扫描量热计(DSC)测定了双阳离子型离子液体1,1′-(丁烷-1,4-二基)-双(3-甲基-1H-咪唑鎓-1-基)双六氟磷酸盐([C4(MIM)2][PF6]2) 在293.15～513.15 K 温区内的摩尔比热容。结果表明,在 293.15～363.15 K 和 398.15～513.15 K 温区内,该化合物无相变及其他热异常现象发生,比热容随温度变化符合二次方程。在 363.15～398.15 K 温区内,该物质发生固-液熔化相变,其熔化温度、熔化焓及熔化熵分别为 384.71 K、28.243 kJ/mol 和 73.414 J/（K·mol）。根据热力学函数关系式,计算出 [C4(MIM)2][PF6]2 相对于标准参考温度298.15 K的热力学函数值。采用基团贡献法对液相区的热容进行了估算,结果表明,估算值与实验值符合很好。     

ABO_3(A=R_(1-x)M_x;B=Mn)型锰氧化物材料中的磁卡效应

一些锰氧化物具有独特的物理结构以及大的磁卡效应和较宽的磁制冷温区(80-375K),有望成为优秀的制冷工质.从理论和实验两个方面概述了ABO_3(A=R1-xMx;B=Mn)型锰氧化物材料中的磁卡效应,并介绍了典型的ABO_3型锰氧化物磁制冷材料的研究结果.     

溶胶-凝胶法制备具有室温铁磁性的Ti_(0.975)Co_(0.025)O_2纳米颗粒

采用溶胶-凝胶工艺制备了磁性Co掺杂TiO2基稀磁半导体的纳米颗粒,在空气氛围中以不同温度对样品进行退火处理.通过差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)分析了纳米颗粒的结构和相变温度.使用振动样品磁场计(VSM)测试样品磁性能.研究发现:退火温度较低时样品为锐钛矿结构,在823K时出现少量金红石相,当退火温度为873K时,样品基本转变成金红石结构,同时析出少量CoTiO3.退火温度同时对样品的磁性有较大影响.随着退火温度的升高,样品室温下的M-H曲线由顺磁形式向铁磁形式转变.退火温度为873K时,我们得到了具有室温铁磁性的Ti0.975Co0.025O2纳米颗粒.     

LaFe_(11.6-x)Co_xSi_(1.4)系列化合物的磁热效应

采用X射线衍射和磁性测量等方法,研究LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0.1,0.2,0.3)系列化合物的结构和磁性.结果表明:LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0.1,0.2,0.3)的主相为NaZn13型立方结构,空间群为Fm-3c;随着Co含量的增加,该系列化合物的居里温度TC升高,x=0.1时TC约为202.2 K,并且具有大的磁熵变;外加磁场为1.5 T时,磁熵变-ΔSm=16.1 J/(kg.K).大的磁熵变来源于TC处磁化强度的陡峭变化和TC以上磁场诱发的变磁转变.     

稀土掺杂Nd_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3多晶样品的磁性研究

利用X射线衍射仪(XRD)和超导量子磁强计(SQUID),研究了Nd_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3多晶样品的结构和磁性.结果表明,样品为单一正交畸变钙钛矿结构,空间群为Pbnm,具有很好的单相性.在整个温度区,样品出现了一个磁转变温度点(T_C=275K),当温度高于T_C时,样品处于顺磁态,而在低温区,样品呈现软铁磁性.     

Mn_(1-x)Bi_xCoGe合金的马氏体相变和磁热效应研究

MnCoGe添加部分元素形成的四元合金能使其结构转变和磁转变发生耦合,在马氏体相变过程表现出明显的磁热效应,进一步得到更大的磁熵变.我们利用氩气保护下的电弧熔炼方法制备了Mn_(1-x)Bi_xCoGe (x=0, 0.03,0.04, 0.05, 0.055, 0.06)系列合金样品.实验结果表明,随着Bi元素掺杂量的增加,样品的结构转变温度(T_M)向低温方向移动. Mn_(0.945)Bi_(0.055)CoGe合金(价电子浓度e/a=6.63)在室温附近发生一级磁-结构转变,在外磁场改变量为5 T时,获得的磁熵变大小为36.8 J kg~(-1)K~(-1),说明Bi元素的掺杂能有效调控MnCoGe合金的马氏体相变温度和进一步提高磁熵变.     

La0.55Eu0.1Sr0.15Na0.2MnO3的制备及其磁性

采用溶胶-凝胶方法制备钙钛矿型稀土锰氧化物La0.55Eu0.1Sr0.15Na0.2MnO3, 利用X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和磁性测量系统(MPMS)对样品的结构、居里温度、磁卡效应和磁电阻效应进行研究. 结果表明, 样品具有单相六角钙钛矿结构, 居里温度为310 K, 磁电阻变化率为11.18%, 最大磁熵变为1.45 J/(kg·K).     

Co(Ⅱ)Fe(Ⅲ)氰根桥联配合物中的铁磁相互作用

用振动样品磁强计和穆斯堡尔谱学方法研究了普鲁士蓝类配合物K0.1Co1.4[F e(CN)6].5.5H2O的磁相互作用类型.当测量温度从室温降到低温时,该配合物表现为从顺磁相到铁磁相的变化,相变点在TC=11.5 K附近,宏观磁性表现为典型的铁磁性相互作用.