Синтез и физико-химические свойства манганитов RBaMn2O6 (R = Pr, Nd, Sm) с упорядочением катионов A-подрешетки

• Автор: Калитка, Владислав Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

В актуальной на сегодняшний день задаче создания материалов на основе магнетокалорического эффекта МКЭ основными проблемами являются разработка материала обладающего высокими значениями МКЭ в широкой области температур вблизи комнатной С в относительно не высоких магнитных полях до 1 Тл, не дорогого в получении и устойчивого к воздействию окружающей среды коррозия, деградация. В манганитах РЗЭбария, ввиду наличия в них резких магнитных фазовых переходов вблизи комнатной температуры можно ожидать высоких значений магнетокалорического эффекта в этом же рабочем диапазоне. В статьях, посвященных данным системам, способность изменять температуру при приложении магнитного поля для этих материалов никак не оценивалась. Таким образом, настоящая работа преследовала две основные цели. Во первых, систематически изучить процесс синтеза упорядоченных манганитов РЗЭбария и разработать методику их воспроизводимого получения. Во вторых, изучить их физические свойства, особое внимание уделив магнетокалоричсским свойствам данных систем. РЗЭ 2, Ва2 2, , , 2, находят широкое применение, благодаря своим каталитическим, электрическим и магнитным свойствам. Особый интерес представляют собой замещенные манганиты, поскольку легирующие добавки могут в значительной степени изменять проводимость, кислородную нсстехиометрию, магнитные свойства и др. Так, манганит лантана, легированный щелочноземельными элементами, применяется в качестве катодов в топливных элементах2, катализаторов , магниторезистивных элементов и других функциональных материалов. Активное изучение манганитов РЗЭ началось после открытия в них эффекта колоссального магнетосопротивления КМС. Материалы, в которых наблюдается этот эффект применяются в качестве сенсоров магнитного поля, особенно когда требуется высокая чувствительность, как например в считывающих головках жестких дисков. КМС наблюдается в узком интервале температур вблизи температуры Кюри. Этот эффект тем сильнее проявляется, чем ниже температура Кюри. Рис. ЯнТеллсровское искажения в структуре перовеккта. Манганиты РЗЭ начала ряда представляют собой материалы с искаженной структурой перовскита. Основные причины отклонения структуры от идеальности несоответствие эффективного радиуса Акатиона размерам позиции и эффект ЯнаТеллера у иона Мп3 Рис. ГВ го
Для идеальной структуры перовскита он равен 1, а реально устойчивыми являются вещества, с I 0,8 1. Легирование манганитов в Аподрешетку приводит к изменению эффективного радиуса Акатиона, что означает изменение толерантного фактора. Отличие толерантного фактора от единицы говорит об искажении идеальной перовекитной структуры. Так при уменьшении толерантного фактора ячейка сначала претерпевает орторомбическое искажение, а затем ромбоэдрическое Рис. Рис. Орторомбическое а и ромбоэдрическое б искажение кубической ячейки. РЗЭ были всесторонне изучены, и обнаруженные свойства позволили найти применение во многих других отраслях. Одним из наиболее перспективных, альтернативных источников энергии являются топливные. Топливные элементы. В топливных элементах на твердых электролитах i xi , в качестве электролита служит кйслородпроводящая керамика, например диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия . В качестве катода используется керамика, которая не затрудняет диффузию газа к и от границы раздела катодэлекгролиг. Материал катода должен обладать достаточно высокой каталитической активностью в реакции активации кислорода, высокой химической стабильностью в окислительных условиях, а также схожими термомеханическими свойствами с материалом электролита. Современными катодными материалами являются i. О3. Способность марганца менять степень окисления открывает для манганитов применение в катализе. Так описано применение манганита лантана, легированного серебром в качестве катализатора в реакции окисления СО . Для объяснения связи ферромагитных свойств и металлической проводимости в манганитах широко используется модель двойного, обмена, впервые предложенная Зинером1 . Механизм двойного обмена устанавливает связь между ферромагнитным характером упорядочения спинов и металлической проводимостью безактивационные электронные переходы в цепочках Мп3 О2Мп4 и Мп4Мп3 возможны, если спины оболочек ионов марганца сонаправлсны Рис.