稀土化合物R5GaBi3的结构和磁熵变效应开题报告

1. 研究目的与意义

背景：磁热效应是指磁性材料在等温磁化时向外界放出热量，而绝热退磁时从外界吸取热量的物理现象。

基于磁热效应发展起来的磁制冷技术具有绿色环保、高效节能和稳定可靠等优点，具有广泛的应用前景。

目的：以稀土化合物为研究对象，特别是gd基材料，比如gd5（si，ge）4，系统研究原子尺寸、价态、电负性、配位环境等因素对磁致冷效应的调控机制
意义：磁制冷技术是一种高效、无污染的制冷技术。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：磁热效应是指磁性材料在等温磁化时向外界放出热量，而绝热退磁时从外界吸取热量的物理现象。基于磁热效应发展起来的磁制冷技术具有绿色环保、高效节能和稳定可靠等优点，具有广泛的应用前景。近年来，近室温的巨磁热效应相继在Gd5(Si,Ge)4合金中观测到，使得室温磁致冷技术成为一种可能。为了寻找新型的磁致冷材料，本课题拟以价电子密度调控为出发点，在R-Ga-Bi体系寻找新型的稀土化合物，系统研究其晶体结构、原子占位、成份等对磁性的影响。

预期目标：合成R5（Ga,Bi）4化合物，测试其晶体结构、内禀磁性、磁热效应等物理性能；分析数据，撰写论文。能够熟悉掌握非自耗真空电弧炉、高温炉、玻璃真空封管等仪器的操作，熟练金属化合物的冶炼和热处理工艺。熟悉Origin分析实验数据、粉末X射线衍射数据的Rietveld精修、利用CrystalMaker画晶体结构图、利用CASTEP模块计算能带结构等。

3. 研究的方法与步骤

1． 按照r5（si，ge）4及其衍生化合物的化学式，利用非自耗真空电弧炉熔炼相应组成金属成锭子。

2． 破碎锭子，将其中的一部分用钽片包裹好，放入石英玻璃管；然后，利用自制的真空封装系统将石英管真空封管。

3． 将真空封管好的石英管放入高温炉中进行退火处理；热处理结束后，打开石英管，取出样品。

4. 参考文献

[1] 1. 李冬梅, 左定荣, 余鹏. 近室温磁制冷合金材料的研究进展及发展前景[J]. 材料导报, 2021,11:11119-11125.
[2] 郑新奇, 沈俊, 胡凤霞, et al. 磁热效应材料的研究进展[J]. 物理学报, 2016,65(21):217502.
[3] 3王正德, 陈明, 金培育, et al. Gd4(BixSbl-x)3系列合金在低磁场下的磁热效应[J]. 稀土, 2003,24(4):45-48.
[4] 4 Chen S, Yao G, Zhang J, et al. Magnetictransition and magnetocaloric effect of Gd4Sb3-xRx(R=Si, Ge, Sn, 0 ≤x ≤0.75)compounds[J]. AIP Advances, 2019,9(3):035206.
[5] Niu X J, Gschneidner K A, Pecharsky A O, et al. Crystallography, magneticproperties and magnetocaloric effect in Gd4(BixSb1#8722;x)3alloys[J]. Journal ofMagnetism and Magnetic Materials, 2001,234(2):193-206.
[6] Hohnke D, Parthe E. The anti-Th3P4structure type for rare earth germanides, antimonides and bismuthides[J].Acta Crystallographica, 1966,21(3):435-437.

5. 计划与进度安排

[1] 2024年12月14日-1月12日 指导教师与学生联系，学生根据要求收集资料

[2] 2024年2月21日-2月25日 下达毕业任务书

[3] 2024年2月21日-3月4日 学生完成开题报告

[4] 2024年3月7日-5月27日 学生按照开题报告撰写毕业论文

[5] 2024年4月11日-4月22日 进行中期检查

[6] 2024年5月2日-5月13日 完成论文初稿

[7] 2024年5月16日-5月27日 论文定稿

[8] 2024年5月23日-6月3日 毕业论文评阅

[9] 2024年5月30日-6月10日 论文答辩与评分