【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于磁制冷材料，具体包含一种稀土卤化物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、极低温被认为是实现超导测试、空间探测和航空航天的必要条件。在实现极低温的方法中，吸附制冷、稀释致冷以及磁制冷是最常用的手段。其中吸附制冷和稀释致冷都需要用到氦气，这在无重力的太空中是非常不利的。相比较而言，磁制冷具有可以在无重力条件下工作、高效率和高可靠性等优点，引起了人们的广泛关注。
2、磁制冷是一种熵驱动的冷却过程，它可以通过磁场来调控。具体来说，在施加磁场的情况下，材料的磁矩沿着磁场有序排列，磁熵降低。而在绝热条件下，总熵保持不变，因此磁熵的降低由晶格熵的增加来弥补，从而使得系统温度升高；相反，当去掉磁场后，磁熵升高，温度降低，从而实现制冷。磁制冷的特点在于允许从室温冷却到亚开尔文温度区域，整体效率可以达到理论卡诺循环的60％，因此成为各种冷却技术的有力替代方案。
3、目前的磁制冷材料主要以氧化物和合金为主，它们普遍存在制备困难、不稳定、特别是低场下磁熵变过小的问题。这导致磁制冷材料在低场下制冷能力的不足，磁制冷机中的驱动场只能由超导磁体提供，从而提高了设备的成本。传统的永磁体最大只能提供约2t的磁场，这要求磁制冷材料在2t下具有大的磁熵变。因此，开发一种制备简单、具有大的低场磁热效应的磁制冷材料体系，并以其为基础推进磁制冷技术的产业化应用，对我国低温航空航天技术的发展以及稀土资源高值化利用都具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的第一
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种利用如上所述的制备方法制备得到的稀土卤化物。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种利用如上所述的稀土卤化物在低温磁制冷中的应用。在本专利技术中，将稀土卤化物可作为磁制冷材料用于1.8-14k的环境温度中进行磁制冷过程，发现其在低磁场下具有大的磁热效应，在磁熵变性能上，远超商用的磁制冷材料gd3ga5o12。
4、为实现上述第一个目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
5、本专利技术公开一种稀土卤化物的制备方法，包括如下步骤：
6、将eu的三价卤化物研磨后置于还原气氛中，升温至800-1000℃，恒温烧结，冷却后得到eu的二价卤化物。
7、本专利技术采用高温固相法合成所述稀土卤化物，该合成方法无需高的烧结温度，并且整个合成工艺简单、合成周期短，适合大规模工业化生产。
8、进一步，所述eu的三价卤化物选自euf3、eucl3、eubr3或eui3；
9、所述eu的二价卤化物选自euf2、eucl2、eubr2或eui2。
10、进一步，所述还原气氛选自氢气和氩气的混合气，通过控制氢气和氩气的混合比例从而减少目标产物的杂相比例。在一个具体实施方式中，所述氢气和氩气的体积比为0.1-0.5:0.5-0.9；所述氢气和氩气比例可以为0.1:0.9、0.2:0.8、0.3:0.7、0.4:0.6、0.5:0.5等，优选为0.2:0.8。
11、在该合成方法中将eu的三价卤化物研磨后置于还原气氛中，本领域技术人员对此可以理解为是预先冲入一定量的还原性气体后进行反应，也可以理解为持续不断地鼓入还原性气体进行的反应。
12、进一步，升温阶段的升温速率为40-80℃/h；示例性地，升温阶段的升温速率可以为40℃/h、45℃/h、50℃/h、55℃/h、60℃/h、65℃/h、70℃/h、75℃/h、80℃/h等。
13、进一步，所述恒温烧结的时间为8-12h。
14、进一步，冷却阶段的降温速率为40-60℃/h；示例性地，所述冷却阶段的降温速率可以为40℃/h、45℃/h、50℃/h、55℃/h、60℃/h等。
15、为实现上述第二个目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
16、本专利技术公开一种采用如上所述的制备方法制备得到的用于低温磁制冷的稀土卤化物，其化学式为euf2、eucl2、eubr2或eui2。
17、进一步，当所述稀土卤化物的化学式为eucl2，其空间群为pbnm，晶胞参数为
18、为实现上述第三个目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
19、本专利技术公开一种利用如上所述的稀土卤化物在低温磁制冷中的应用。
20、进一步，所述稀土卤化物作为磁制冷材料用于1.8-14k的环境温度中进行磁制冷过程，这对现有技术中实现极低温的方法是很好的补充，对于推动磁制冷技术的发展与其商业化具有重大意义。
21、在本专利技术中，将所述稀土卤化物作为磁制冷材料用于1.8-14k的环境温度中进行磁制冷过程，以eucl2为例，发现当环境磁场强度从0t增加到1t时，其等温磁熵变最大值为22.5j kg-1k-1，制冷能力/相对制冷能力为29.5j kg-1/40.4j kg-1，当环境磁场强度0t增加到2t时，其等温磁熵变最大值为39.8j kg-1k-1，制冷能力/相对制冷能力为79.6j kg-1/107.4jkg-1，说明该稀土卤化物在低温、低磁场下具有大的磁热效应，在磁熵变性能上，已经远超商用的磁制冷材料gd3ga5o12。
22、本专利技术有益效果：
23、本专利技术提供的稀土卤化物低温磁制冷材料，其在低磁场下具有大的磁热效应。在δμ0h＝1t时，eucl2的最大磁熵变为22.5j kg-1k-1，制冷能力/相对制冷能力为29.5j kg-1/40.4j kg-1；在δμ0h＝2t时，eucl2的最大磁熵变为39.8j kg-1k-1，制冷能力/相对制冷能力为79.6j kg-1/107.4j kg-1。在磁熵变性能上，远超已经商用的磁制冷材料gd3ga5o12。且该低温磁制冷材料不仅制备工艺简单、周期较短且安全环保，更能大批量制备，对于推动磁制冷技术的发展与其商业化具有重大意义。
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1.一种稀土卤化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Eu的三价卤化物选自EuF3、EuCl3、EuBr3或EuI3；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原气氛选自氢气和氩气的混合气。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氢气和氩气的体积比为0.1-0.5:0.5-0.9，优选为0.2:0.8。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，升温阶段的升温速率为40-80℃/h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述恒温烧结的时间为8-12h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，冷却阶段的降温速率为40-60℃/h。
8.一种用于低温磁制冷的稀土卤化物，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到，其化学式为EuF2、EuCl2、EuBr2或EuI2。
9.如权利要求8所述的稀土卤化物在低温磁制冷中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种稀土卤化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述eu的三价卤化物选自euf3、eucl3、eubr3或eui3；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原气氛选自氢气和氩气的混合气。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氢气和氩气的体积比为0.1-0.5:0.5-0.9，优选为0.2:0.8。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，升温阶段的升温速率为40-80℃/h。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂衡，陈祖华，沈俊，李振兴，张国春，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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