Terbiuma nehéz kategóriába tartozikritkaföldfémek, alacsony bőséggel a földkéregben, mindössze 1,1 ppm -en. A terbium -oxid a teljes ritkaföldfémek kevesebb, mint 0,01% -át teszi ki. A terbium-tartalom még a legmagasabb terbium tartalommal rendelkező, a legmagasabb tartalmú, a Terbium-tartalom csak a teljes ritkaföldfém 1,1,2% -át teszi ki, jelezve, hogy a ritkaföldfémek „nemes” kategóriájába tartozik a ritkaföldek „nemes” kategóriájához. A Terbium 1843 -as felfedezése óta több mint 100 éve, annak hiánya és értéke hosszú ideig megakadályozta gyakorlati alkalmazását. Csak az elmúlt 30 évben mutatta meg a Terbium egyedi tehetségét。
A történelem felfedezése
Carl Gustaf Mosader svéd kémikus 1843 -ban fedezte fel a Terbiumot.Yttrium (iii) oxidésY2O3- A Yttriumot a svédországi Ytterby falu nevében nevezték el. Az ioncserélő technológia kialakulása előtt a terbium nem volt izolálva tiszta formájában.
A mozant először három részre osztotta az yttrium (III) oxidot, mindegyiket az ércek elnevezéssel: yttrium (III) oxid,Erbium (iii) oxid, és a terbium -oxid. A terbium -oxid eredetileg rózsaszín részből állt, az ERBIUM néven ismert elem miatt. Az „Erbium (III) oxid” (beleértve azt is, amit most terbiumnak hívunk) eredetileg az oldat lényegtelen része volt. Ennek az elemnek az oldhatatlan oxidját barna tekintjük.
Később a munkavállalók alig tudták megfigyelni az apró, színtelen „erbium (III) oxidot”, de az oldható rózsaszín részt nem lehet figyelmen kívül hagyni. Az erbium (III) oxid létezéséről folytatott viták többször felmerültek. A káoszban az eredeti név megfordult, és a nevek cseréje beragadt, tehát a rózsaszín részt végül erbiumot tartalmazó megoldásként említették (az oldatban rózsaszínű volt). Most úgy gondolják, hogy a nátrium -biszulfátot vagy a kálium -szulfátot használó munkavállalók vesznek résztCerium (IV) oxidA Yttrium (III) oxidból, és véletlenül a terbiumot üledékké alakítják ceriumot. Az eredeti yttrium (III) oxidnak csak kb. 1% -a, ma már „terbium” néven ismert, elegendő ahhoz, hogy sárgás színű legyen az yttrium (III) oxidnak. Ezért a terbium egy másodlagos komponens, amely kezdetben tartalmazza, és közvetlen szomszédai, gadolinium és dysprosium irányítja.
Utána, amikor más ritkaföldfémi elemeket elválasztottak ettől a keveréktől, függetlenül az oxid arányától, a terbium nevét megőrizték, amíg végül a terbium barna -oxidját tiszta formában kapták meg. A 19. század kutatói nem használtak ultraibolya fluoreszcencia technológiát az élénk sárga vagy zöld csomók (III) megfigyelésére, megkönnyítve a terbiumot szilárd keverékekben vagy megoldásokban.
Elektronkonfiguráció
Elektronkonfiguráció:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
A terbium elektronkonfigurációja [XE] 6S24F9. Általában csak három elektron távolítható el, mielőtt a nukleáris töltés túl nagy lesz ahhoz, hogy tovább ionizálódjon, de a terbium esetében a félig töltött terbium lehetővé teszi a negyedik elektron további ionizálását nagyon erős oxidánsok, például fluorgáz jelenlétében.
A terbium egy ezüst fehér ritkaföldfém fém, rugalmassággal, keménységgel és lágysággal, amelyet késsel lehet vágni. Olvadási pont 1360 ℃, forráspont 3123 ℃, sűrűség 8229 4kg/m3. A korai lantanidhoz képest viszonylag stabil a levegőben. Mint a lantanid kilencedik eleme, a terbium egy erős villamos energiával rendelkező fém. Vízzel reagál, hogy hidrogént képezzen.
A természetben a terbiumot soha nem találták szabad elemnek, amelynek kis mennyisége létezik a foszfocerium tórium homokban és a gadolinitban. A terbium együtt létezik más ritkaföldfémi elemekkel a monazit homokban, általában 0,03% terbium -tartalommal. Egyéb források a xenotim és a fekete ritka aranyércek, amelyek mindegyike oxidok keveréke, és akár 1% terbiumot tartalmazhat.
Alkalmazás
A Terbium alkalmazása elsősorban csúcstechnikai mezőkkel jár, amelyek technológiát intenzív és tudásintenzív élvonalbeli projektek, valamint jelentős gazdasági előnyökkel járó projektek vonzó fejlesztési kilátásokkal járnak.
A fő jelentkezési területek a következők:
(1) Vegyes ritkaföldfémek formájában történő felhasználása. Például ritkaföldfém -összetett műtrágyaként és takarmány -adalékanyagként használják a mezőgazdaság számára.
(2) A zöld por aktivátora három primer fluoreszcens porban. A modern optoelektronikus anyagok három alapvető foszfor, nevezetesen a piros, a zöld és a kék színt igényelnek, amelyek felhasználhatók a különféle színek szintetizálására. És a terbium elengedhetetlen komponens sok kiváló minőségű zöld fluoreszcens porban.
(3) Magneto optikai tárolóanyagként használják. Amorf fémterbium átmeneti fémötvözet vékonyrétegeket használtak nagy teljesítményű magneto-optikai lemezek előállítására.
(4) Magneto optikai üveggyártás. A Terbiumot tartalmazó Faraday forgó üveg kulcsfontosságú anyag a rotátorok, izolátorok és keringők gyártásához a lézertechnikában.
(5) A terbium dysprosium ferromagnetostrictive ötvözet (Terfenol) fejlesztése és fejlesztése új alkalmazásokat nyitott meg a terbium számára.
A mezőgazdaság és az állattenyésztéshez
A ritkaföldfém -terbium javíthatja a növények minőségét és növelheti a fotoszintézis sebességét egy bizonyos koncentrációs tartományon belül. A terbium komplexek magas biológiai aktivitással rendelkeznek. Terbium, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3 · 3H2O háromszörös komplexei jó antibakteriális és baktericid hatással vannak a Staphylococcus aureusra, a Bacillus subtilis -re és az Escherichia colira. Széles antibakteriális spektrumuk van. Az ilyen komplexek tanulmányozása új kutatási irányt nyújt a modern baktérium -gyógyszerek számára.
A lumineszcencia területén használják
A modern optoelektronikus anyagok három alapvető foszfor, nevezetesen a piros, a zöld és a kék színt igényelnek, amelyek felhasználhatók a különféle színek szintetizálására. És a terbium elengedhetetlen komponens sok kiváló minőségű zöld fluoreszcens porban. Ha a ritkaföldfém színű TV vörös fluoreszcens por születése stimulálta a Yttrium és az Europium iránti igényt, akkor a Terbium alkalmazását és fejlesztését a ritkaföldfémek előmozdították a lámpák számára. Az 1980-as évek elején a Philips feltalálta a világ első kompakt energiatakarékos fényszóró lámpáját, és gyorsan előléptette azt világszerte. A TB3+ionok zöld fényt bocsáthatnak ki 545 nm hullámhosszúsággal, és szinte az összes ritkafém zöld foszfora a terbiumot használja aktivátorként.
A színes TV -katódsugár -cső (CRT) zöld foszforja mindig cink -szulfidon alapult, amely olcsó és hatékony, de a terbiumport mindig is használták zöld foszforként a vetület színes TV -jéhez, beleértve az Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12 ∶ TB3+és Laobr ∶ TB3+-ot. A nagy képernyős nagyfelbontású televízió (HDTV) fejlesztésével a CRT-k nagy teljesítményű zöld fluoreszcens porokat is fejlesztenek. Például egy hibrid zöld fluoreszcens port fejlesztettek ki külföldön, amely Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+és Y2SIO5: TB3+-ból áll, amelyek kiváló lumineszcencia hatékonysággal rendelkeznek nagy áram sűrűségnél.
A hagyományos röntgen fluoreszcens por kalcium-tungstate. Az 1970-es és 1980-as években a ritkaföldfém-foszforeket fejlesztették ki a képernyők számára, például terbiummal aktivált kén lantán-oxidot, terbiummal aktivált bróm lantán-oxidot (zöld képernyőkhöz), a terbium aktivált kén-yttrium-oxidot stb. Összehasonlítva a Kalcium-Tungctate-rel, a ritkaföldfém-fluoreszránfuorákkal, a ritkaföldön, a ritkaföldfürdő-power-hez, a betegek, a ritkaföld-power-redrációval, a ritkaföldföld-power-redrációval. 80%, javítsa a röntgenfilmek felbontását, meghosszabbítsa a röntgencsövek élettartamát és csökkentse az energiafogyasztást. A terbiumot fluoreszcens por-aktivátorként is használják az orvosi röntgen-javító képernyőkhöz, amelyek jelentősen javíthatják az optikai képekké történő átalakulás érzékenységét, javíthatják a röntgenfilmek egyértelműségét, és jelentősen csökkenthetik az emberi testre irányuló röntgen dózisát (több mint 50%-kal).
A terbiumot aktivátorként is használják a fehér LED -foszforban, amelyet a Blue Light izgatott az új félvezető világításhoz. Használható terbium alumínium mágneses optikai kristályfoszforok előállítására, kék fényt kibocsátó diódák felhasználásával gerjesztő fényforrásokként, és a generált fluoreszcenciát összekeverik a gerjesztő fénygel, hogy tiszta fehér fényt kapjanak.
A terbiumból készült elektrolumineszcens anyagok elsősorban a cink -szulfid zöld foszfort tartalmazzák, a terbiummal mint aktivátor. Az ultraibolya besugárzás alatt a terbium szerves komplexei erős zöld fluoreszcenciát bocsáthatnak ki, és vékony film -elektrolumineszcens anyagként is felhasználhatók. Noha jelentős előrelépés történt a ritkaföldfémek szerves komplex elektrolumineszcens vékony fóliák vizsgálatában, még mindig van bizonyos rés a praktikusságból, és a ritkaföldfémek szerves komplex elektrolumineszcens vékonyrétegek és eszközök kutatása továbbra is mélyen mély.
A terbium fluoreszcencia jellemzőit szintén használják fluoreszcencia próbákként. Például az ofloxacin terbium (TB3+) fluoreszcencia szondát alkalmaztuk az ofloxacin terbium (TB3+) komplex és a DNS (DNS) kölcsönhatásának tanulmányozására fluoreszcencia -spektrum és abszorpciós spektrum, jelezve, hogy az ofloxacin Tb3+szonda -t az influbeflurefufarásokkal képesek képezhetnek egy groove -kötést DNS -molekulákkal, és dnna cancer -fokozást jelenthetnek, és a dnna cancer -t, amely az influzmúciókat továbbítja, és a dnna cancer -t. Ofloxacin TB3+rendszer. Ennek a változásnak a alapján a DNS meghatározható.
Magneto optikai anyagokhoz
A Faraday effektusú anyagokat, más néven mágneses optikai anyagokat, széles körben használják lézerekben és más optikai eszközökben. Két általános típusú mágneses optikai anyag létezik: Magneto optikai kristályok és magneto optikai üveg. Közülük a mágneses-optikai kristályok (mint például a Yttrium Iron Garnet és a Terbium gallium gránát) az állítható működési frekvencia és a nagy hőstabilitás előnyei vannak, ám ezek drágák és nehezen gyárthatók. Ezenkívül számos magas Faraday forgási szöggel rendelkező mágneses-optikai kristálynak nagy a abszorpciója a rövid hullámtartományban, ami korlátozza azok használatát. A Magneto optikai kristályokkal összehasonlítva a Magneto optikai üvegnek a nagy transzmittancia előnye, és könnyen elkészíthető nagy blokkokba vagy rostokká. Jelenleg a magas Faraday-effektusú mágneses-optikai szemüveg elsősorban a ritkaföldfém ion-doppelt szemüveg.
Magneto optikai tárolóanyagokhoz használják
Az utóbbi években, a multimédia és az irodai automatizálás gyors fejlődésével, az új, nagy kapacitású mágneses lemezek iránti igény növekszik. Amorf fémterbium átmeneti fémötvözet-filmeket használtak nagy teljesítményű magneto-optikai lemezek előállításához. Közülük a TBFECO ötvözet vékony filmje a legjobb teljesítmény. A terbium alapú mágneses-optikai anyagokat nagy léptékben állítják elő, és a belőlük készített mágneses-optikai lemezeket számítógépes tároló alkatrészekként használják, a tárolókapacitás 10-15-szer növeli. A nagy kapacitás és a gyors hozzáférési sebesség előnyei vannak, és több tízezer alkalommal törölhetők és bevonhatók, ha nagy sűrűségű optikai lemezekhez használják. Fontos anyagok az elektronikus információtároló technológiában. A látható és közel infravörös sávokban a leggyakrabban használt mágneses-optikai anyag a Terbium Gallium Garnet (TGG) egykristály, amely a legjobb mágneses-optikai anyag a Faraday forgó és izolátorok előállításához.
Magneto optikai üveghez
A Faraday Magneto optikai üvegnek jó átláthatósága és izotrópiája van a látható és infravörös régiókban, és különféle komplex formákat képezhet. Könnyű nagy méretű termékeket előállítani, és az optikai szálakba is be lehet vonni. Ezért széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik a Magneto optikai eszközökön, mint például a Magneto optikai izolátorok, a Magneto optikai modulátorok és a száloptikai áram érzékelők. A nagy mágneses momentum és a kis abszorpciós együtthatója miatt a látható és infravörös tartományban a TB3+ionok általánosan használt ritkaföldfém -ionokká váltak a mágneses optikai szemüvegekben.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive ötvözet
A 20. század végén, a világ tudományos és technológiai forradalmának elmélyülésével, az új ritkaföldfémek alkalmazott anyagok gyorsan megjelennek. 1984 -ben az Egyesült Államok Iowa Állami Egyeteme, az Egyesült Államok Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma és az Egyesült Államok Haditengerészet Surface Fegyverek Kutatóközpontja (a később létrehozott American Edge Technology Company (ET Rema) fő személyzete a központból származott), közösen kifejlesztett egy új ritkaföldfémes intelligens anyagot, nevezetesen a terbium dysprosium vas óriási mágneses mágneses anyagot. Ennek az új intelligens anyagnak a kiváló tulajdonságai vannak, hogy az elektromos energiát gyorsan mechanikus energiává alakítják. Az ebből az óriási magnetosztriktív anyagból készült víz alatti és elektroakusztikus transzduktorok sikeresen konfiguráltak a haditengerészeti berendezésekbe, az olajkút-detektáló hangszórókba, a zaj- és rezgésvezérlő rendszerekben, valamint az óceánkutatási és földalatti kommunikációs rendszerekben. Ezért, amint a terbium dysprosium vas óriási magnetosztiktív anyag született, széles körben elterjedt a világon az iparosodott országoktól. Az Egyesült Államokban az Edge Technologies 1989 -ben kezdte meg a terbium dysprosium vas óriási mágneses mágneses anyagok előállítását, és később Svédország, Japán, Oroszország, az Egyesült Királyság és Ausztrália Terfenol Dysprosium vas óriási magnetostrictive anyagokat is kifejlesztettek.
Ennek az anyagnak az Egyesült Államokban történő fejlesztésének történetéből mind az anyag feltalálása, mind korai monopolisztikus alkalmazásai közvetlenül kapcsolódnak a katonai ágazathoz (például a haditengerészet). Noha Kína katonai és védelmi osztályai fokozatosan erősítik megértésüket ennek az anyagnak. Miután azonban Kína átfogó nemzeti hatalma jelentősen megnőtt, a 21. században a katonai versenystratégia megvalósítására és a berendezés szintjének javítására vonatkozó követelmények minden bizonnyal nagyon sürgősek lesznek. Ezért a Terbium dysprosium vas óriási mágneses anyagok katonai és nemzetvédelmi osztályok általi széles körű használata történelmi szükségszerűség lesz.
Röviden: a terbium sok kiváló tulajdonsága miatt sok funkcionális anyag elengedhetetlen tagja és pótolhatatlan helyzete egyes alkalmazási területeken. A Terbium magas ára miatt azonban az emberek azt vizsgálták, hogyan lehet elkerülni és minimalizálni a terbium használatát a termelési költségek csökkentése érdekében. Például a ritkaföldfém mágneses-optikai anyagoknak az olcsó diszprosium vas kobalt vagy a gadolinium terbium kobaltot is használniuk kell; Próbálja meg csökkenteni a terbium tartalmát a felhasználandó zöld fluoreszcens porban. Az ár fontos tényezővé vált, amely korlátozza a terbium széles körű használatát. De sok funkcionális anyag nem képes nélküle megtenni, ezért be kell tartanunk a „jó acél használata a pengén”, és meg kell próbálnunk a terbium használatát a lehető legnagyobb mértékben megmenteni.
A postai idő: július-05-2023