[发明专利]Mn基反钙钛矿化合物Mn3Sn1-xRxC的制备方法

说明书

本发明提供了一种Mn基反钙钛矿化合物Mn₃Sn_1‑xR_xC的制备方法，包括：将Mn和Sn研磨后倒入模具；压成型后封装在真空石英管，置于马弗炉中高温烧结后取出，得到Mn₃Sn_1‑x合金；真空条件下，研磨并与R单质块混合后倒入模具；S122压成型后封装在真空石英管，置于马弗炉中高温烧结后降温；S123真空条件下，取出样品并研磨，倒入模具后重复步骤S122；重复步骤S123，直至样品磨成粉体，得到Mn₃Sn_1‑xR_x合金；将碳粉倒入粉体中，研磨并倒入模具；压成型后封装在真空石英管，置于马弗炉中高温烧结，降温得到Mn₃Sn_1‑xR_xC化合物，R为稀土元素。本方法克服了固相法在反钙钛矿中稀土掺杂的难题。

技术领域

本发明涉及磁性多功能材料技术领域，尤其涉及一种Mn基反钙钛矿化合物Mn₃Sn_1-xR_xC的制备方法。

背景技术

Mn基反钙钛矿型化合物是一种磁性多功能材料，具有反常热膨胀，磁制冷，巨磁阻，反常霍尔效应等丰富的物理性质。其分子式为Mn₃AX，A为金属元素，X为N或C原子，其空间群为Pm3m，Mn原子占据面心位置，C原子占据体心位置，金属元素A占据顶角位置。通过元素掺杂调节材料的磁有序度可以改变材料的物理性质，而目前对该类材料的元素掺杂改性研究中，掺杂材料几乎全部是非稀土元素。

反钙钛矿化合物中，Mn₃SnC在室温附近具有和磁性相关联的磁卡效应、负热膨胀和反常电阻率的性质，在这类磁性多功能材料中具有很强的代表性。由于Mn₃SnC相变类型为一级相变，发生这些效应的温区较窄，不利于实际应用。目前的研究中，通过对Sn位元素的掺杂替换可以改变其相变类型，调节其磁有序度从而调控其物性。但是相关的研究都集中于主族或过渡金属元素对Sn位元素的掺杂替换，很少有利用稀土元素对Sn位元素掺杂替换的研究，主要原因在于通过固相法在制备过程中很容易形成稀土氧化物，很难将稀土成功掺杂进入反钙钛矿结构中，导致最终掺杂失败。

现有的Mn基反钙钛矿化合物采用高温固相合成法。该方法是将两种或多种原料充分混合研磨，压片后封装在真空管里，在真空环境下以固态形式高温反应形成化合物。例如反钙钛矿化合物Mn₃SnC的制作过程步骤如下：将Mn，Sn和C按照摩尔比进行称量，将称量好的粉末研磨均匀，利用模具将粉末在高压条件下压成实心圆片，脱模后封装在真空管里，将真空管置于马弗炉中高温烧结，待冷却后，打碎真空管，取出样品并研磨成粉体；往往一次烧结难以得到纯相，需要重复以上步骤直至得到纯相。其中，选择的原料为200 目以上的粉体颗粒，但大多数稀土单质是块状单质材料，在空气下容易氧化，如果按照上述的合成步骤进行稀土掺杂，在多次研磨烧结的过程中稀土元素的一部分会被氧化形成稀土氧化物，一部分会和Mn元素反应形成合金相，从而导致掺杂失败。

因此，需要一种可以制备出稀土掺杂Mn₃Sn_1-xR_xC(R为稀土元素)化合物的制备方法。

发明内容

本发明提供了一种Mn基反钙钛矿化合物Mn₃Sn_1-xR_xC的制备方法，以解决现有技术问题中存在的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种Mn基反钙钛矿化合物Mn₃Sn_1-xR_xC的制备方法，包括如下步骤：

S11合成Mn₃Sn_1-x合金：