稀土元素A位掺杂对双钙钛矿氧化物Sr2FeMoO6磁学性能的影响

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磁制冷技术通过变化外磁场中,磁性材料的磁熵发生改变来达到制冷目的。磁制冷技术与传统的气体压缩制冷技术相比,具有效率高、耗能小、无污染等特点。双钙钛矿氧化物Sr2FeMoO6因其在室温磁制冷领域中具有磁学特性优秀、制备简单、结构稳定、价格便宜等优点而成为科研人员关注的重点。本文重点介绍了对Sr2FeMoO6(SFMO)A位进行稀土元素不同含量的掺杂,研究掺杂对SFMO的晶体结构、居里温度、磁热效应和巨磁阻效应等的影响;实验中采用固相反应法制备了SFMO,探究了不同预烧温度对制备SFMO的影响;通过VSM表征了SFMO磁化强度、居里温度和磁跃迁类型;采用固相反应法和溶胶凝胶法制备双钙钛矿氧化物Sr2-xNdxFeMoO6(SNFMO),研究了Nd掺杂对SFMO磁热性能的影响;通过VSM测得磁性数据计算出SNFMO的磁热性能,分析SNFMO磁热性能的变化。主要进行了以下测量:通过利用XRD,D8-DISCOVER型x射线粉末衍射仪来确定室温下样品的相结构。利用结构分析(GSAS)对x射线粉末衍射(XRD)数据进行了分析;通过振动样品磁强计(Versalab,量子设计,美国)测量这些化合物的磁滞曲线和磁热曲线;使用X射线光电子能谱测量了SNFMO内Fe离子和Mo离子化合价的变化。采用固相反应法对SFMO的A位进行稀土元素Dy掺杂,得到Sr2-xDyxFeMoO6(SDFMO)样品,通过x射线粉末衍射仪来确定SDFMO晶格结构和样品阳离子有序度;用VSM测定SDFMO的M-H曲线和M-T曲线;测定SDFMO居里温度,磁跃迁类型和磁熵变化。主要取得如下结果:通过VSM测得固相反应法制备的SFMO样品铁磁和顺磁转化温度为375K证明SFMO的居里温度在室温附近,SFMO的等温磁化曲线表明其磁相变跃迁类型是二级磁相变,这一特性使SFMO在室温磁制冷领域的应用成为可能。通过XRD的精修数据可知,随着Nd在双钙钛矿氧化物Sr2-xNdxFeMoO6掺杂量的升高,Fe离子和Mo离子化合价之差降低,导致样品有序度下降,反位缺陷的产生,破坏了样品内部的相互作用,样品居里温度下降和磁熵减小,造成样品磁热性能降低,样品RCP减小表明其磁制冷能力的减弱。通过对Sr2-xDyxFeMoO6所有样品的XRD测量,得出随着样品内Dy含量的升高,样品有序度下降。使用VSM测量了Sr2-xDyxFeMoO6的磁热性能,测量了Sr2-xDyxFeMoO6的FC曲线和等温磁化曲线。Sr2-xDyxFeMoO6的FC曲线表明:因为Dy的掺杂,Sr2-xDyxFeMoO6受电子效应和有序度的影响造成磁化强度降低。Sr2-xDyxFeMoO6(x=0.01,0.03,0.05)在居里温度周围出现顺磁性与铁磁性之间的转变。温度低于居里温度时Sr2-xDyxFeMoO6为铁磁性,当温度高于居里温度时Sr2-xDyxFeMoO6转变为顺磁性。
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