Terbiumhører til kategorien tungSjældne jordarter, med en lav overflod i jordens skorpe ved kun 1,1 ppm. Terbiumoxid tegner sig for mindre end 0,01% af de samlede sjældne jordarter. Selv i den høje yttrium-ion-type tunge sjældne jordmalm med det højeste indhold af terbium, tegner terbiumindholdet kun 1,1-1,2% af den samlede sjældne jord, hvilket indikerer, at det hører til den "ædle" kategori af sjældne jordelementer. I over 100 år siden opdagelsen af terbium i 1843 har dens knaphed og værdi forhindret dens praktiske anvendelse i lang tid. Det er kun i de sidste 30 år, at Terbium har vist sit unikke talent。
Opdage historie
Den svenske kemiker Carl Gustaf Mosander opdagede terbium i 1843. Han fandt sine urenheder iYttrium (III) oxidogY2O3. Yttrium er opkaldt efter landsbyen Ytterby i Sverige. Før fremkomsten af ionudvekslingsteknologi blev terbium ikke isoleret i sin rene form.
Mosant delte først yttrium (III) oxid i tre dele, alle opkaldt efter malm: yttrium (III) oxid,Erbium (III) oxidog terbiumoxid. Terbiumoxid var oprindeligt sammensat af en lyserød del på grund af det element, der nu er kendt som Erbium. “Erbium (III) oxid” (inklusive det, vi nu kalder terbium), var oprindeligt den i det væsentlige farveløse del i opløsningen. Det uopløselige oxid af dette element betragtes som brunt.
Senere arbejdstagere kunne næppe observere den lille farveløse “Erbium (III) oxid”, men den opløselige lyserøde del kunne ikke ignoreres. Debatter om eksistensen af Erbium (III) oxid er gentagne gange opstået. I kaoset blev det originale navn vendt, og udvekslingen af navne blev fast, så den lyserøde del blev til sidst nævnt som en løsning indeholdende erbium (i løsningen var den lyserød). Det antages nu, at arbejdere, der bruger natriumbisulfat eller kaliumsulfat, tagerCerium (IV) oxidUd af yttrium (III) oxid og omvendt terbium til et sediment indeholdende cerium. Kun ca. 1% af det originale yttrium (III) oxid, nu kendt som ”terbium”, er nok til at videregive en gullig farve til yttrium (III) oxid. Derfor er Terbium en sekundær komponent, der oprindeligt indeholdt den, og den styres af dens nærmeste naboer, gadolinium og dysprosium.
Bagefter, hver gang andre sjældne jordelementer blev adskilt fra denne blanding, uanset andelen af oxidet, blev navnet på terbium tilbageholdt, indtil det til sidst blev det brune oxid af terbium opnået i ren form. Forskere i det 19. århundrede brugte ikke ultraviolet fluorescensteknologi til at observere lyse gule eller grønne knuder (III), hvilket gjorde det lettere for terbium at blive genkendt i faste blandinger eller opløsninger.
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Elektronkonfigurationen af terbium er [XE] 6S24F9. Normalt kan kun tre elektroner fjernes, før atomafgiften bliver for stor til at blive yderligere ioniseret, men i tilfælde af terbium tillader semi -fyldt terbium, at den fjerde elektron kan ioniseres i nærvær af meget stærke oxidanter, såsom fluorgas.
Terbium er et sølvhvidt sjældent jordmetal med duktilitet, sejhed og blødhed, der kan klippes med en kniv. Smeltepunkt 1360 ℃, kogepunkt 3123 ℃, densitet 8229 4 kg/m3. Sammenlignet med det tidlige lanthanid er det relativt stabilt i luften. Som det niende element i lanthanid er terbium et metal med stærk elektricitet. Det reagerer med vand for at danne brint.
I naturen har terbium aldrig vist sig at være et frit element, hvoraf en lille mængde findes i phosphocerium -thoriumsand og gadolinit. Terbium sameksisterer med andre sjældne jordelementer i monazit sand med et generelt 0,03% terbiumindhold. Andre kilder er xenotime og sorte sjældne guldmalm, som begge er blandinger af oxider og indeholder op til 1% terbium.
Anvendelse
Anvendelsen af terbium involverer for det meste højteknologiske felter, som er teknologikrævende og videnintensive avancerede projekter, samt projekter med betydelige økonomiske fordele, med attraktive udviklingsmuligheder.
De vigtigste applikationsområder inkluderer:
(1) anvendt i form af blandede sjældne jordarter. For eksempel bruges det som en sjælden jordforbindelsesgødning og foderadditiv til landbrug.
(2) Aktivator til grønt pulver i tre primære fluorescerende pulvere. Moderne optoelektroniske materialer kræver anvendelse af tre basale farver på fosfor, nemlig rød, grøn og blå, som kan bruges til at syntetisere forskellige farver. Og terbium er en uundværlig komponent i mange grønne fluorescerende pulvere af høj kvalitet.
(3) brugt som et magneto optisk opbevaringsmateriale. Amorf metal terbiumovergang Metallegering tynde film er blevet brugt til at fremstille højtydende magneto-optiske diske.
(4) Fremstilling af magneto optisk glas. Faraday Rotatory Glass indeholdende terbium er et nøglemateriale til fremstilling af rotatorer, isolatorer og cirkulatorer i laserteknologi.
(5) Udvikling og udvikling af terbium dysprosium ferromagnetostrictive legering (Terfenol) har åbnet nye anvendelser til terbium.
Til landbrug og dyrehold
Sjælden jord Terbium kan forbedre kvaliteten af afgrøder og øge hastigheden af fotosyntesen inden for et bestemt koncentrationsområde. Terbium -komplekser har høj biologisk aktivitet. Ternære komplekser af terbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3 · 3H2O, har gode antibakterielle og bakteriedræbende virkninger på Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis og Escherichia coli. De har bredt antibakterielt spektrum. Undersøgelsen af sådanne komplekser tilvejebringer en ny forskningsretning for moderne bakteriedræbende lægemidler.
Bruges inden for luminescens
Moderne optoelektroniske materialer kræver anvendelse af tre basale farver på fosfor, nemlig rød, grøn og blå, som kan bruges til at syntetisere forskellige farver. Og terbium er en uundværlig komponent i mange grønne fluorescerende pulvere af høj kvalitet. Hvis fødslen af sjældne jordfarve -tv -rødt fluorescerende pulver har stimuleret efterspørgslen efter yttrium og europium, er anvendelsen og udviklingen af terbium fremmet af sjælden jord tre primær farve grøn fluorescerende pulver til lamper. I de tidlige 1980'ere opfandt Philips verdens første kompakte energibesparende fluorescerende lampe og fremmede hurtigt den globalt. TB3+-ioner kan udsende grønt lys med en bølgelængde på 545Nm, og næsten alle de sjældne jordgrønne fosfor bruger terbium som aktivator.
Den grønne phosphor til farve -tv -katode Ray Tube (CRT) har altid været baseret på zinksulfid, hvilket er billigt og effektivt, men terbiumpulveret har altid været brugt som den grønne phosphor til projektionsfarve -tv, inklusive Y2SiO5 ∶ TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12 ∶ TB3+og LAOBR ∶ TB3+. Med udviklingen af højskærms-high-definition-tv (HDTV) udvikles også højtydende grønne fluorescerende pulvere til CRT'er. For eksempel er der udviklet et hybridgrønt fluorescerende pulver i udlandet, bestående af Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+og Y2SiO5: TB3+, som har fremragende luminescenseffektivitet ved høj strømtæthed.
Det traditionelle røntgenstråle-fluorescerende pulver er calciumtungstat. I 1970'erne og 1980'erne blev sjældne jordfosforer til intensiveret skærme udviklet, såsom terbium-aktiveret svovl lanthanumoxid, terbium aktiveret brom lanthanumoxid (til grøn skærmbillede), terbium aktiveret svovl yttrium (III) oxid osv. Sammenlignet med calcium-tunge, sjælden jord fluorescent pulver kan reducere tittriumet xi-tag oxid osv. Sammenlignet med calcium tungstate, sjælden jord fluorescent pulver kan reducere tiden af x-tag oxid osv. Sammenlignet med calcium tungstate, sjælden jord fluorescent pulver kan reducere tiden af x-le-lo-renten Bestråling for patienter med 80%, forbedrer opløsningen af røntgenfilm, forlænger levetiden for røntgenrør og reducerer energiforbruget. Terbium bruges også som en fluorescerende pulveraktivator til medicinsk røntgenforbedringsskærme, hvilket i høj grad kan forbedre følsomheden af røntgenomdannelse til optiske billeder, forbedre klarheden i røntgenfilm og reducere eksponeringsdosis af røntgenstråler til den menneskelige krop (med mere end 50%).
Terbium bruges også som aktivator i den hvide LED -fosfor, der er ophidset af blåt lys til ny halvlederbelysning. Det kan bruges til at producere terbium aluminiumsmagneto optiske krystalfosfor ved anvendelse af blå lysemitterende dioder som excitation lyskilder, og den genererede fluorescens blandes med excitationslyset for at producere rent hvidt lys.
De elektroluminescerende materialer fremstillet af terbium inkluderer hovedsageligt zinksulfidgrøn phosphor med terbium som aktivator. Under ultraviolet bestråling kan organiske komplekser af terbium udsende stærk grøn fluorescens og kan bruges som tynde filmelektroluminescerende materialer. Selvom der er gjort betydelige fremskridt i studiet af sjældne jordiske organiske komplekse elektroluminescerende tynde film, er der stadig et vist hul fra praktisk, og forskning på sjældne jordiske organiske komplekse elektroluminescerende tynde film og enheder er stadig i dybden.
Fluorescensegenskaberne for terbium anvendes også som fluorescensprober. For eksempel blev OFloxacin terbium (TB3+) fluorescensprobe anvendt til at undersøge samspillet mellem Ofloxacin Terbium (TB3+) kompleks og DNA (DNA) ved fluorescensspektrum og absorptionsspektrum, hvilket indikerer, at den loxacin tb3+sonde dåse danner en rillebinding med DNA molecules, og dna dna kan betydeligere endene den fluorne fluores fluoreser med dæmpning med DNA med DNA molecules, og dna dna dannere enten enhed enten enhed enhed enten enhed enhed enhed enhed enten enhed enhed enhed at fluorere fluer binding med bindende bindende binding med DNA af Ofloxacin TB3+System. Baseret på denne ændring kan DNA bestemmes.
Til magneto optiske materialer
Materialer med Faraday-effekt, også kendt som magneto-optiske materialer, er vidt brugt i lasere og andre optiske enheder. Der er to almindelige typer magneto optiske materialer: magneto optiske krystaller og magneto optisk glas. Blandt dem har magneto-optiske krystaller (såsom Yttrium Iron Garnet og Terbium Gallium Garnet) fordelene ved justerbar driftsfrekvens og høj termisk stabilitet, men de er dyre og vanskelige at fremstille. Derudover har mange magneto-optiske krystaller med høj Faraday-rotationsvinkel høj absorption i kortbølgeområdet, hvilket begrænser deres anvendelse. Sammenlignet med Magneto -optiske krystaller har Magneto Optical Glass fordelen ved høj transmission og er let at fremstilles til store blokke eller fibre. På nuværende tidspunkt er magneto-optiske briller med høj Faraday-effekt hovedsageligt sjældne jord ion-dopede briller.
Brugt til magneto optiske opbevaringsmaterialer
I de senere år, med den hurtige udvikling af multimedia og kontorautomatisering, er efterspørgslen efter nye magnetiske diske med høj kapacitet steget. Amorf metal terbiumovergang Metallegeringsfilm er blevet brugt til fremstilling af højpræstationsmagneto-optiske diske. Blandt dem har tbfeco -legeringen tynd film den bedste ydelse. Terbiumbaserede magneto-optiske materialer er produceret i stor skala, og magneto-optiske diske fremstillet af dem bruges som computerlagringskomponenter, med opbevaringskapacitet steget med 10-15 gange. De har fordelene ved stor kapacitet og hurtig adgangshastighed og kan tørres og overtrukne titusinder af gange, når de bruges til optiske diske med høj densitet. De er vigtige materialer inden for elektronisk informationsopbevaringsteknologi. Det mest almindeligt anvendte magneto-optiske materiale i de synlige og næsten infrarøde bånd er terbium gallium granat (TGG) enkelt krystal, som er det bedste magneto-optiske materiale til fremstilling af Faraday-rotatorer og isolatorer.
Til magneto optisk glas
Faraday Magneto optisk glas har god gennemsigtighed og isotropi i de synlige og infrarøde regioner og kan danne forskellige komplekse former. Det er let at fremstille store produkter og kan trækkes ind i optiske fibre. Derfor har det brede applikationsudsigter i Magneto -optiske enheder, såsom Magneto Optical Isolators, Magneto Optical Modulators og Fiber Optic Current Sensors. På grund af det store magnetiske øjeblik og en lille absorptionskoefficient i det synlige og infrarøde område er TB3+-ioner blevet almindeligt anvendte sjældne jordioner i magneto -optiske briller.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive legering
I slutningen af det 20. århundrede, med uddybningen af den verdensvidenskabelige og teknologiske revolution, dukker nye sjældne jord anvendte materialer hurtigt. I 1984 kom Iowa State University of the United States, Ames Laboratory for United States Department of Energy of the United States og US Navy Surface Weapons Research Center (hovedpersonalet i det senere etablerede American Edge Technology Company (ET REMA) fra centrum) i fællesskab udviklet et nyt sjældent jordjordmateriale, nemlig Terbium Dyprosium Iron Gigant Magnetosictive Material. Dette nye smarte materiale har de fremragende egenskaber ved hurtigt at konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. De undervands- og elektroakustiske transducere lavet af dette gigantiske magnetostriktive materiale er blevet konfigureret med succes i flådeudstyr, oliebrøndsdetektionshøjttalere, støj- og vibrationskontrolsystemer og havudforskning og underjordiske kommunikationssystemer. Derfor, så snart Terbium Dyprosium Iron Giant Magnetostrictive Material blev født, fik det bred opmærksomhed fra industrialiserede lande over hele verden. Kanteteknologier i USA begyndte at producere terbiumdysprosium -jerngigantmagnetostriktive materialer i 1989 og navngav dem Terfenol D. Derefter udviklede Sverige, Japan, Rusland, Det Forenede Kongerige og Australien også terbiumdyprosium -jerngigantmagnetostriktive materialer.
Fra historien om udviklingen af dette materiale i USA er både opfindelsen af materialet og dets tidlige monopolistiske anvendelser direkte relateret til den militære industri (såsom marinen). Selvom Kinas militære og forsvarsafdelinger gradvist styrker deres forståelse af dette materiale. Efter at Kinas omfattende nationale magt er steget markant, vil kravene til at realisere den militære konkurrencedygtige strategi i det 21. århundrede og forbedre udstyrsniveauet helt sikkert være meget presserende. Derfor vil den udbredte anvendelse af terbium dysprosium -jerngigantmagnetostriktive materialer fra militære og nationale forsvarsafdelinger være en historisk nødvendighed.
Kort sagt, de mange fremragende egenskaber ved terbium gør det til et uundværligt medlem af mange funktionelle materialer og en uerstattelig position inden for nogle applikationsfelter. På grund af den høje pris på terbium har folk imidlertid studeret, hvordan man undgår og minimerer brugen af terbium for at reducere produktionsomkostningerne. For eksempel bør sjældne jordmagneto-optiske materialer også bruge lave omkostningsdysprosiumkobolt eller gadolinium-terbium-kobolt så meget som muligt; Forsøg at reducere indholdet af terbium i det grønne fluorescerende pulver, der skal bruges. Prisen er blevet en vigtig faktor, der begrænser den udbredte anvendelse af terbium. Men mange funktionelle materialer kan ikke undvære det, så vi er nødt til at klæbe til princippet om "at bruge godt stål på klingen" og forsøge at redde brugen af terbium så meget som muligt.
Posttid: Jul-05-2023