TerbiumTilhører kategorien af tunge sjældne jordarter med en lav overflod i jordens skorpe ved kun 1,1 ppm.Terbiumoxidtegner 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 det samlede beløbSjælden jord, hvilket indikerer, at det hører til kategorien "ædle"Sjælden 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 årterbiumhar vist sit unikke talent.
Opdage historie
Den svenske kemiker Carl Gustaf Mosander opdagede terbium i 1843. Han opdagede dens urenheder iyttriumoxidogY2O3. Yttriumer opkaldt efter landsbyen Itby i Sverige. Før fremkomsten af ionudvekslingsteknologi blev terbium ikke isoleret i sin rene form.
MosSander delte førstyttriumoxidI tre dele, alle opkaldt efter malm:yttriumoxid, Erbiumoxidogterbiumoxid. Terbiumoxidvar oprindeligt sammensat af en lyserød del på grund af det element, der nu er kendt somErbium. Erbiumoxid(inklusive hvad vi nu kalder terbium) var oprindeligt en farveløs del i opløsningen. Det uopløselige oxid af dette element betragtes som brunt.
Senere arbejdstagere fandt det vanskeligt at observere små farveløse “Erbiumoxid”, Men den opløselige lyserøde del kan ikke ignoreres. Debatten om eksistensen afErbiumoxider gentagne gange dukket op. 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 natriumdisulfid eller kaliumsulfat til at fjerne ceriumdioxid frayttriumoxidTurn utilsigtetterbiumtil cerium indeholdende bundfald. I øjeblikket kendt som 'terbium', kun ca. 1% af originalenyttriumoxider til stede, men dette er tilstrækkeligt til at overføre en lysegul farve tilyttriumoxid. Derfor,terbiumer en sekundær komponent, der oprindeligt indeholdt den, og den styres af dens nærmeste naboer,GadoliniumogDysprosium.
Bagefter, hver andenSjælden jordElementer blev adskilt fra denne blanding, uanset hvilken andel af oxidterbiumblev 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
Elektronisk layout:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Det elektroniske arrangement afterbiumer [XE] 6S24F9. Normalt kan kun tre elektroner fjernes, før atomafgiften bliver for stor til at blive yderligere ioniseret. Imidlertid i tilfælde afterbium, den semi -fyldteterbiumTillader yderligere ionisering af det fjerde elektron i nærvær af en meget stærk oxidant, såsom fluordas.
Metal
Terbiumer et sølvhvidt sjældent jordmetal med duktilitet, sejhed og blødhed, der kan skæres med en kniv. Smeltepunkt 1360 ℃, kogepunkt 3123 ℃, densitet 8229 4 kg/m3. Sammenlignet med tidlige lanthanidelementer er det relativt stabilt i luften. Det niende element af lanthanidelementer, terbium, er et meget ladet metal, der reagerer med vand til dannelse af brintgas.
I naturen,terbiumhar aldrig vist sig at være et frit element, der er til stede i små mængder i fosfor cerium thorium sand og silicium beryllium yttriummalm.Terbiumsameksisterer med andre sjældne jordelementer i monazit sand med et generelt 0,03% terbiumindhold. Andre kilder inkluderer yttriumphosphat og sjældent jordguld, som begge er blandinger af oxider, der indeholder op til 1% terbium.
Anvendelse
Anvendelsen afterbiumInddrager mest højteknologiske felter, som er teknologikrævende og videnintensive avancerede projekter, såvel som 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. Ogterbiumer 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 jordterbiumkan forbedre kvaliteten af afgrøder og øge fotosyntesenes hastighed inden for et bestemt koncentrationsområde. Komplekserne af terbium har høj biologisk aktivitet, og de ternære komplekser afterbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3-3H2O, har gode antibakterielle og bakteriedræbende virkninger på Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis og Escherichia coli, med bredspektret antibakterielle egenskaber. Undersøgelsen af disse komplekser tilvejebringer en ny forskningsretning for moderne bakteriedræbende medikamenter.
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 efteryttriumogEuropium, derefter er applikationen 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 sjældne jordgrønne fluorescerende pulvere brugerterbiumsom en aktivator.
Det grønne fluorescerende pulver anvendt til farve -tv -katodestrålerør (CRT'er) har altid hovedsageligt været baseret på billig og effektiv zinksulfid, men terbiumpulver har altid været brugt som projektionsfarve TV Green Powder, såsom 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 jordfluorescerende pulvere til sensibiliseringsskærme udviklet, såsom f.eks.terbium, aktiveret lanthanumsulfidoxid, terbium aktiveret lanthanum bromidoxid (til grønne skærme) og terbium -aktiveret yttriumsulfidoxid. Sammenlignet med calcium wolframstat kan sjældne jordfluorescerende pulver reducere tidspunktet for røntgenbestråling for patienter med 80%, forbedre opløsningen af røntgenfilm, udvide levetiden for røntgenrør og reducere 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%).
Terbiumbruges også som aktivator i den hvide LED -fosfor ophidset af blåt lys til ny halvlederbelysning. Det kan bruges til at producere terbium aluminiumsmagneto optiske krystalfosfor ved hjælp af blå lysemitterende dioder som excitation lyskilder, og den genererede fluorescens er blandet med excitationslyset for at producere rent hvidt lys
De elektroluminescerende materialer fremstillet af terbium inkluderer hovedsageligt zinksulfidgrønt fluorescerende pulver medterbiumsom 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 afSjælden jordOrganisk kompleks elektroluminescerende tynde film, der er stadig et bestemt 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. Interaktionen mellem Ofloxacin Terbium (TB3+) -kompleks og deoxyribonukleinsyre (DNA) blev undersøgt under anvendelse af fluorescens- og absorptionsspektre, såsom fluorescensproben af Ofloxacin Terbium (TB3+). Resultaterne viste, at Ofloxacin TB3+-proben kan danne en rillebinding med DNA -molekyler, og deoxyribonukleinsyre kan øge fluorescensen af Ofloxacin TB3+-systemet. Baseret på denne ændring kan deoxyribonucleinsyre 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 høje Faraday-rotationsvinkler 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 Metallegering tynde film er blevet brugt til at fremstille højtydende magneto-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 den kontinuerlige uddybning af verdens teknologiske revolution, opstod nye sjældne jordansøgningsmaterialer hurtigt. I 1984 samarbejdede Iowa State University, AMES Laboratory ved det amerikanske energiministerium og den amerikanske Navy Surface Weapons Research Center (hvorfra hovedpersonalet i det senere etablerede Edge Technology Corporation (ET REMA) kom) for at udvikle et nyt sjældent jordinforment materiale, nemlig terbium dysprososium ferromagnetisk magnetostriktivt materiale. Dette nye intelligente materiale har 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. Med den betydelige forbedring af Kinas omfattende nationale styrke vil efterspørgslen efter at opnå en militær konkurrencestrategi fra det 21. århundrede imidlertid 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 vedterbiumGør 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 omkostningerDysprosiumjernkobolt eller gadolinium terbium cobalt 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 afterbium. Men mange funktionelle materialer kan ikke undvære det, så vi er nødt til at overholde princippet om at "bruge godt stål på klingen" og forsøge at redde brugen afterbiumSå meget som muligt.
Posttid: Okt-25-2023