均匀氢化ＮａＺｎ１３结构的稀土－铁钴硅材料的方法技术

均匀氢化ＮａＺｎ１３结构的稀土－铁钴硅材料的方法，包括：将具有ＮａＺｎ１３结构的稀土－铁钴硅化合物放入氢化炉中，在温度为４００℃～６００℃的范围内进行氢化热处理，氢化时间为２ｈ～４ｈ。该方法还可将具有ＮａＺｎ１３结构的稀土－铁钴硅化合物放入氢化炉中，进行一次或多次的活化处理后，在温度为８０℃～６００℃的范围内进行氢化热处理，氢化时间为２ｈ～４ｈ，氢化后制得成品。该制备方法氢化后得到的稀土－铁钴硅氢化物的晶体结构以ＮａＺｎ１３结构为主相，与原稀土－铁钴硅化合物的晶体结构相同。本发明专利技术的优点在于氢化时间短，而且可以确实将稀土－铁钴硅化合物均匀地氢化，得到的稀土－铁钴硅化合物氢化物全体只有一个磁相变温度。因此，可以保证稀土－铁钴硅化合物氢化物在磁致冷机中应用时有大的制冷效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁制冷材料
，特别涉及一种均勻氢化NaZn13结构的稀土 _铁 钴硅材料的方法。
技术介绍
近年来，由于磁制冷技术被认为是一种绿色环保、高效节能的下一代新制冷技术 之一，具有巨磁熵变的磁制冷材料探索研究引起了人们的极大关注。特别是具有NaZn13相 的稀土 _铁钴硅化合物，由于原材料价格低廉，磁熵变化大，被公认为是最有实用前景的磁 制冷材料。但是具有NaZn13结构的稀土 -铁硅化合物的居里温度很低，不能在空调等磁制 冷技术中应用。为了提高稀土 -铁硅化合物的居里温度，已经报道了添加Co等元素来提高 居里温度，由于Co的添加会破坏材料原有的一级磁相变属性，大大降低磁熵变化值，因此 添加Co元素最高只能将居里温度提高到20°C左右。提高居里温度最有效的方法是制备稀 土 _铁钴硅的氢化物，使得H原子作为间隙原子稳定的存在于NaZn13晶体结构的间隙位置， 这样可以将具有一级磁相变的稀土-铁钴硅化合物的居里温度提高到室温以上而磁熵变 化值AS基本不变，例如日本专利(公开号特开2005-113209)，因此制备稀土-铁钴硅的 氢化物是使具有NaZnl3相的稀土 -铁钴硅化合物能用于室温磁制冷的重要方法之一。有 很多文献和专利报道了制备具有NaZn13相的稀土 -铁钴硅氢化物的方法，如日本专利，公 开号特开2005-113209、公开号特开2006-283074、公开号特开2005-36302，这些专利 提出了在一个大气压下在氢气或者是氢气和氮气/氩气混合气体下进行氢化，氢化温度在 3500C以下的氢化方法。但是具有NaZn13相的稀土 -铁钴硅氢化物要用于磁制冷机中需要 解决氢化均勻性问题。稀土-铁钴硅化合物的居里温度对氢的含量极为敏感，0. 1原子的H 可以将居里温度改变10°C左右。而稀土 _铁钴硅氢化物用于磁制冷机中时要求之一是所用 的同成分稀土-铁钴硅氢化物全体的居里温度完全相同，使得磁熵变化值在居里温度上有 一个很大的峰值。这就要求稀土 _铁钴硅化合物氢化非常均勻，每个晶胞中氢原子的含量 相同，因此稀土-铁钴硅化合物在氢化时的均勻性非常重要。目前大多数专利文献中没有 涉及稀土 _铁钴硅化合物在氢化时的均勻性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提出一种工艺简单、可以将具有NaZn13结构的 稀土 _铁钴硅化合物均勻氢化的方法。本专利技术的目的通过以下方式实现一种均勻氢化NaZn13结构的稀土 -铁钴硅材料 的方法，包括以下步骤将具有NaZn13结构的稀土 -铁钴硅化合物放入氢化炉中，在温度为400°C 600°C 的范围内进行氢化热处理，氢化时间为2h 4h。所述氢化炉是密闭式氢气退火炉，将具有NaZn13结构的稀土 _铁钴硅化合物放入 密闭式氢气退火炉中，当真空度在6 X ICT1Pa以上，加热至400°C 600°C，再通入氢气进行氢化，氢化时间为2h 4h。密闭式氢气退火炉可以防止稀土 -铁钴硅化合物氧化，降低稀 土 _铁钴硅氢化物中的氧含量。所述氢化炉是开放式氢气退火炉，将具有NaZn13结构的稀土 _铁钴硅化合物放 入开放式氢气退火炉中后，首先通入氩气，将炉内气氛变为氩气气氛后，加热至400°C 600°C，再通入氢气进行氢化，在氢气退火炉出口处点火燃烧氢气，氢化时间为2h 4h。一种均勻氢化NaZn13结构的均勻稀土-铁钴硅材料的方法，包括以下步骤将具有NaZn13结构的稀土 _铁钴硅化合物放入氢化炉中，进行一次或多次的活化 处理后，在温度为80°C 600°C的范围内进行氢化热处理，氢化时间为2h 4h。所述活化处理是将具有NaZn13结构的稀土 -铁钴硅化合物放入密闭式氢气退火炉 中，真空度为6 X KT1Pa以上，然后加热至400°C 700°C的温度范围内，保温Ih 8h后，降 温至室温。所述氢化热处理在一个大气压条件下进行。所述的均勻氢化NaZn13结构的稀土-铁钴硅材料的方法，氢化后得到的稀土-铁 钴硅氢化物的晶体结构以NaZn13结构为主相，与原稀土 _铁钴硅化合物的晶体结构相同。 这样H原子确实进入材料晶体结构中的间隙位置，保证了 H原子只是起到了提高居里温度 而不改变其他物理性能。本专利技术均勻氢化NaZn13结构的稀土 _铁钴硅材料的方法的优点在于(1)氢化时间短，而且可以确实将稀土-铁钴硅化合物均勻地氢化，得到的稀 土 _铁钴硅化合物氢化物全体只有一个磁相变温度。因此可以保证稀土 _铁钴硅化合物氢 化物在磁致冷机中应用时有大的制冷效果。(2)氢化方式简单，安全性高，可以利用常规氢气退火炉，有利于降低制备成本。(3)氢化在常压下进行可以降低设备维修和对设备的要求，并且提高操作的安全 性，有利于降低制备成本。附图说明图1为LaFe1L5Siu化合物在250°C氢化得到的氢化物的样品的DSC曲线；图2为实施例1的LaFen.jiu化合物在各种温度下氢化得到的氢化物的X射线 衍射图谱；图3为实施例1的LaFe1USiU化合物在200°C下氢化得到的氢化物的DSC曲线；图4为实施例1的LaFe1USiU化合物在350°C下氢化得到的氢化物的DSC曲线；图5为实施例1的LaFe1USiU化合物在400°C下氢化得到的氢化物的DSC曲线；图6为实施例1的LaFe1USiU化合物在450°C下氢化得到的氢化物的DSC曲线；图7为实施例1的LaFe1USiU化合物在550°C下氢化得到的氢化物的DSC曲线；图8为实施例1的LaFe1L5Siu化合物在550°C氢化得到的氢化物的磁化曲线；图9为实施例1的LaFe11.5SiL 5化合物在550°C氢化得到的氢化物在2T磁场下磁 熵变随温度的变化曲线；图10为实施例2的LaFe1USk4氢化物的DSC曲线；图11为实施例3的LaFe1USk4氢化物的DSC曲线。具体实施例方式均勻氢化NaZn13结构的稀土-铁钴硅材料的方法，包括以下步骤将具有NaZn13结构的稀土 -铁钴硅化合物放入氢化炉中，在温度为400°C 600°C 的范围内进行氢化热处理，氢化时间为2h 4h。氢化后得到的稀土-铁钴硅氢化物的晶体 结构以NaZn13结构为主相，与原稀土 _铁钴硅化合物的晶体结构相同。这样H原子确实进 入材料晶体结构中的间隙位置，保证了 H原子只是起到了提高居里温度而不改变其他物理 性能。氢化热处理在一个大气压条件下进行。常压下进行氢化可以降低设备维修和对设 备的要求，并且提高操作的安全性，有利于降低制备成本。具有NaZn13结构的稀土-铁钴硅 化合物吸氢过程首先是氢在表面的吸附和分解为活性氢原子，然后氢被吸附越过固气界面 后，在稀土-铁钴硅化合物中扩散。本专利技术从均勻氢化的角度考虑，在大量实验基础上，提 出将稀土-铁钴硅化合物在温度为400°C到600°C范围内进行氢化，这时的氢化温度给与氢 分子足够大的进入稀土-铁钴硅化合物的能量，因此氢原子可以稳定的占据稀土-铁钴硅 化合物晶格中的间隙位置，达到均勻氢化的效果。氢化炉可以使用密闭式氢气退火炉或开放式氢气退火炉。根据 氢化的温度不同， 氢化时间可以调整，在高的氢化温度下，氢化时间只要2h，低的氢化温度下，氢化时间要适 当延长，以保证氢原子稳定的占据晶胞的间隙。本文档来自技高网...

【技术保护点】
均匀氢化ＮａＺｎ↓［１３］结构的稀土－铁钴硅材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将具有ＮａＺｎ↓［１３］结构的稀土－铁钴硅化合物放入氢化炉中，在温度为４００℃～６００℃的范围内进行氢化热处理，氢化时间为２ｈ～４ｈ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龙毅，马涛，王超伦，常永勤，叶荣昌，万发荣，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]