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本文用溶胶—凝胶法制备了La0.75Sr0.25-x-yKx□yMnO3系列多晶样品,对样品的微结构、相结构、居里温度及磁热效应进行了较为深入的研究,得到的主要结论如下:1、X射线衍射分析表明,本文制备的La0.75Sr0.25-x-yKx□yMnO3系列样品均为菱面体钙钛矿结构。
2、用扫描电子显微镜观察了样品的晶粒形貌。实验发现采用溶胶—凝胶法制备的样品,颗粒形状基本呈球状,且颗粒度较均匀。样品的颗粒尺寸分布在120nm~200nm之间。
3、用振动样品磁强计测量了样品的磁性能及磁熵变。主要实验研究结果如下:(1)在Sr位掺杂少量空位浓度对样品La0.75Sr0.25-x-yKx□yMnO3(x=0.07,y=0.00,0.03,0.05)的磁性能的影响。(Ⅰ)对Tc的影响:La位空位浓度的掺杂可降低样品的居里温度。La0.755r0.18K0.07MnO3((x=0.07,y=0.00)的居里温度为318K,当空位浓度y=0.03时样品La0.75Sr0.25-x-yKx□yMnO3(x=0.07,y=0.03)的居里温度降低至309K。(Ⅱ)对△SM的影响:随着Sr位空位浓度的加入,样品在各自居里温度附近磁熵变均有所增加。当空位浓度由y=0.00增加为y=0.05时,La0.75Sr0.25-x-yKx□yMnO3(x=0.07,1073K下热处理)在外场H=1T下,它的△SM由0.73J/kg·K增加到1.09J/kg·K。
(2)在Sr位掺杂K+对样品La0.75Sr0.25-x-yKx□yMnO3(x=0.00,0.05,0.07,0.10,y=0.00)的磁性能的影响。(Ⅰ)磁性能研究表明,在Sr位掺杂K+有利于降低样品的居里温度。La0.75Sr0.25MnO3(1073K温度下烧结)其居里温度为344K,在Sr位进行少量K+掺杂形成的样品,其居里温度从328K(样品La0.75Sr0.2K0.05MnO3)降低到了312K(样品La0.75Sr0.15K0.10MnO3)。(Ⅱ)随着Sr位K浓度x的加入,该系列样品的磁熵变均有增加。x=0.00的La0.75Sr0.25MnO3样品在外场H=1T下,最大磁熵变为0.52J/kg·K,当K+浓度x=0.07时,磁熵变增强得最为明显,在相同条件下它的△SM增加到了0.73J/kg·K。
(3)热处理对样品磁性能的影响。把1073K下烧结的样品La0.75Sr0.25-x-yKx□yMnO3(x=0.00,0.05,0.07,0.10,y=0.00)在1473K下进行二次烧结,测量样品的磁性能并与未进行二次烧结的样品的性能进行比较发现,经二次烧结后,该系列样品的居里温度均有不同程度的升高,同时磁熵变也都有大幅度的提高。经1473K温度二次烧结后,La0.75Sr0.25-x-yKx□yMnO3系列的最大磁熵变比未经二次烧结的样品大约提高一倍左右。对x=0.10的样品磁熵变增加最为显著,它的△SM达到了1.49J/kg·K,比1073K温度下处理的样品的磁熵变△SM(0.45J/kg·K)增加了两倍。显然高温二次烧结有利于提高样品的居里温度和磁熵变。
本工作的磁性能研究结果表明,La0.75Sr0.25-x-yKx□yMnO3系列可以作为室温范围的磁致冷工质的候选者。