Terbiumtilhører kategorien tungeSjeldne jordarter, med lav overflod i jordskorpen på bare 1,1 ppm. Terbiumoksid utgjør mindre enn 0,01% av de totale sjeldne jordene. Selv i den høye on-ionetypen av høye jordstoffer med det høyeste innholdet av terbium, utgjør terbiuminnholdet bare 1,1-1,2% av den totale sjeldne jorden, noe som indikerer at den tilhører kategorien "edel" av sjeldne jordelementer. I over 100 år siden oppdagelsen av terbium i 1843, har dens knapphet og verdi forhindret dens praktiske anvendelse i lang tid. Det er først de siste 30 årene at terbium har vist sitt unike talent。
Oppdage historien
Den svenske kjemikeren Carl Gustaf Mosander oppdaget terbium i 1843. Han fant dens urenheter iYttrium (iii) oksidogY2O3. Yttrium er oppkalt etter landsbyen Ytterby i Sverige. Før fremveksten av ionutvekslingsteknologi ble ikke terbium isolert i sin rene form.
Mosant delte første yttrium (iii) oksid i tre deler, alle oppkalt etter malm: yttrium (iii) oksid,Erbium (iii) oksid, og terbiumoksid. Terbiumoksyd var opprinnelig sammensatt av en rosa del, på grunn av elementet som nå er kjent som Erbium. “Erbium (iii) oksid” (inkludert det vi nå kaller terbium) var opprinnelig den i hovedsak fargeløse delen i løsningen. Det uoppløselige oksydet til dette elementet regnes som brunt.
Senere arbeidere kunne knapt observere den bittesmå fargeløse “Erbium (III) oksid”, men den oppløselige rosa delen kunne ikke ignoreres. Debatter om eksistensen av Erbium (III) oksid har oppstått gjentatte ganger. I kaoset ble det opprinnelige navnet reversert og utvekslingen av navn satt fast, så den rosa delen ble til slutt nevnt som en løsning som inneholder erbium (i løsningen var den rosa). Det antas nå at arbeidere som bruker natriumbisulfat eller kaliumsulfat taCerium (IV) oksidUt av yttrium (iii) oksyd og utilsiktet gjør terbium til et sediment som inneholder cerium. Bare omtrent 1% av det opprinnelige Yttrium (III) oksidet, nå kjent som "terbium", er nok til å føre en gulaktig farge til Yttrium (III) oksid. Derfor er terbium en sekundær komponent som opprinnelig inneholdt den, og den kontrolleres av dets umiddelbare naboer, gadolinium og dysprosium.
Etterpå, når andre sjeldne jordelementer ble separert fra denne blandingen, uavhengig av andelen av oksydet, ble navnet på terbium beholdt inntil endelig, det brune oksidet av terbium ble oppnådd i ren form. Forskere på 1800 -tallet brukte ikke ultrafiolett fluorescensteknologi for å observere knallgule eller grønne knuter (III), noe som gjorde det lettere for terbium å bli gjenkjent i faste blandinger eller løsninger.
Elektronkonfigurasjon
Elektronkonfigurasjon:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Elektronkonfigurasjonen av terbium er [xe] 6S24F9. Normalt er det bare tre elektroner som kan fjernes før kjernefysisk ladning blir for stor til å bli ytterligere ionisert, men i tilfelle av terbium tillater semi -fylt terbium det fjerde elektronet å bli ytterligere ionisert i nærvær av veldig sterke oksidanter som fluorgass.
Terbium er et sølvhvit sjeldent jordmetall med duktilitet, seighet og mykhet som kan kuttes med en kniv. Smeltepunkt 1360 ℃, kokepunkt 3123 ℃, tetthet 8229 4kg/m3. Sammenlignet med det tidlige lantanidet er det relativt stabilt i luften. Som det niende elementet i lantanid, er terbium et metall med sterk strøm. Den reagerer med vann for å danne hydrogen.
I naturen har terbium aldri blitt funnet å være et fritt element, hvorav en liten mengde eksisterer i fosfocerium thorium sand og gadolinitt. Terbium sameksisterer med andre sjeldne jordelementer i monazitt sand, med et generelt 0,03% terbiuminnhold. Andre kilder er xenotime og svart sjeldne gullmalm, som begge er blandinger av oksider og inneholder opptil 1% terbium.
Søknad
Anvendelsen av terbium involverer for det meste høyteknologiske felt, som er teknologikrevende og kunnskapsintensive banebrytende prosjekter, samt prosjekter med betydelige økonomiske fordeler, med attraktive utviklingsutsikter.
De viktigste applikasjonsområdene inkluderer:
(1) Brukes i form av blandede sjeldne jordarter. For eksempel brukes den som en sjelden jordforbindelsesgjødsel og fôrtilsetningsstoff for landbruket.
(2) Aktivator for grønt pulver i tre primære fluorescerende pulver. Moderne optoelektroniske materialer krever bruk av tre grunnleggende farger av fosfor, nemlig rød, grønn og blå, som kan brukes til å syntetisere forskjellige farger. Og terbium er en uunnværlig komponent i mange grønne lysstoffrør av høy kvalitet.
(3) Brukes som et magneto optisk lagringsmateriale. Amorfe metall terbium overgangsmetalllegerings tynne filmer har blitt brukt til å produsere magneto-optiske plater med høy ytelse.
(4) Produksjon av magneto optisk glass. Faraday rotasjonsglass som inneholder terbium er et nøkkelmateriale for å produsere rotatorer, isolatorer og sirkulatorer i laserteknologi.
(5) Utviklingen og utviklingen av terbium dysprosium ferromagnetostriktiv legering (terfenol) har åpnet nye applikasjoner for terbium.
For landbruk og dyrehold
Sjelden jord -terbium kan forbedre kvaliteten på avlingene og øke fotosyntesen innen et visst konsentrasjonsområde. Terbiumkomplekser har høy biologisk aktivitet. Ternære komplekser av terbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3 · 3H2O, har gode antibakterielle og bakteriedrepende effekter på Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis og Escherichia coli. De har bredt antibakterielt spekter. Studien av slike komplekser gir en ny forskningsretning for moderne bakteriedrepende medisiner.
Brukt innen luminescens
Moderne optoelektroniske materialer krever bruk av tre grunnleggende farger av fosfor, nemlig rød, grønn og blå, som kan brukes til å syntetisere forskjellige farger. Og terbium er en uunnværlig komponent i mange grønne lysstoffrør av høy kvalitet. Hvis fødselen av sjeldent jordfarge -TV -røde lysstoffrør har stimulert etterspørselen etter yttrium og europium, har anvendelsen og utviklingen av terbium blitt fremmet av sjeldent jord tre primærfarge grønt fluorescerende pulver for lamper. På begynnelsen av 1980-tallet oppfant Philips verdens første kompakte energisparende lysstoffrør og promoterte den raskt globalt. TB3+-ioner kan avgi grønt lys med en bølgelengde på 545nm, og nesten alle de sjeldne jordgrønne fosforene bruker terbium som aktivator.
Det grønne fosforet for fargekatodestrålrør (CRT) har alltid vært basert på sinksulfid, noe som er billig og effektivt, men terbiumpulver Med utviklingen av storskjerm-high-definition-TV (HDTV), utvikles også høyytelsesgrønne lysstoffrør for CRT-er. For eksempel er det utviklet et hybridgrønn fluorescerende pulver i utlandet, bestående av Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LaOCL: TB3+og Y2SIO5: TB3+, som har utmerket luminescenseffektivitet ved høy strømtetthet.
Det tradisjonelle røntgenstrålefluorescerende pulveret er kalsiumvolurstat. På 1970- og 1980 -tallet ble sjeldne jordfosforer for intensiverende skjermer utviklet, for eksempel terbiumaktivert svovel lantanumoksyd, terbiumaktivert brom lantanumoksid (for grønn skjermbilder), relatert til Terbium -aktivert svulfur Yttrium (III) okssid, etc. sammenlignet sulfur istrium (iii) Røntgenbestråling for pasienter med 80%, forbedrer oppløsningen av røntgenfilmer, forlenger levetiden til røntgenrør og reduserer energiforbruket. Terbium brukes også som en fluorescerende pulveraktivator for medisinsk røntgenforbedringsskjerm, noe som kan forbedre følsomheten til røntgenkonvertering til optiske bilder, forbedre klarheten i røntgenfilmer og redusere eksponeringsdosen av røntgenstråler i mer enn 50%).
Terbium brukes også som aktivator i den hvite LED -fosforen som er begeistret av blått lys for ny halvlederbelysning. Det kan brukes til å produsere terbium aluminium magneto optiske krystallfosforer ved bruk av blått lys som avgir dioder som eksitasjonslyskilder, og den genererte fluorescensen blandes med eksitasjonslyset for å produsere rent hvitt lys.
De elektroluminescerende materialene laget av terbium inkluderer hovedsakelig sinksulfidgrønt fosfor med terbium som aktivator. Under ultrafiolett bestråling kan organiske komplekser av terbium avgi sterk grønn fluorescens og kan brukes som tynnfilmelektroluminescerende materialer. Selv om det er gjort betydelige fremskritt i studiet av sjeldne jordiske organiske kompleks elektroluminescerende tynne filmer, er det fremdeles et visst gap fra praktisk, og forskning på sjeldne jordarriske kompleks elektroluminescerende tynne filmer og enheter er fremdeles i dybden.
Fluorescensegenskapene til terbium brukes også som fluorescensprober. For eksempel ble ofloxacin terbium (TB3+) fluorescenssonden brukt for å studere interaksjonen mellom Ofloxacin terbium (TB3+) kompleks og DNA (DNA) ved fluorescens Ofloxacin TB3+System. Basert på denne endringen kan DNA bestemmes.
For magneto optiske materialer
Materialer med Faraday-effekt, også kjent som magneto-optiske materialer, er mye brukt i lasere og andre optiske enheter. Det er to vanlige typer magneto optiske materialer: magneto optiske krystaller og magneto optisk glass. Blant dem har magneto-optiske krystaller (som yttrium jernarnet og terbium gallium granat) fordelene med justerbar driftsfrekvens og høy termisk stabilitet, men de er dyre og vanskelige å produsere. I tillegg har mange magneto-optiske krystaller med høy faraday rotasjonsvinkel høy absorpsjon i kortbølgeområdet, noe som begrenser bruken av dem. Sammenlignet med magneto optiske krystaller, har magneto optisk glass fordelen med høy transmittans og er lett å gjøres til store blokker eller fibre. For tiden er magneto-optiske glass med høy faraday-effekt hovedsakelig sjeldne jord-ionedopede glass.
Brukt til magneto optiske lagringsmaterialer
De siste årene, med rask utvikling av multimedia og kontorautomatisering, har etterspørselen etter nye magnetiske plater med høy kapasitet økt. Amorfe metall terbium overgangsmetalllegeringsfilmer har blitt brukt til å produsere magneto-optiske plater med høy ytelse. Blant dem har TBFECO -legeringstynne filmen den beste ytelsen. Terbiumbaserte magneto-optiske materialer er produsert i stor skala, og magneto-optiske plater laget av dem brukes som datalagringskomponenter, med lagringskapasitet økt med 10-15 ganger. De har fordelene med stor kapasitet og rask tilgangshastighet, og kan tørkes og belegges titusenvis av ganger når de brukes til optiske skiver med høy tetthet. De er viktige materialer innen elektronisk informasjonslagringsteknologi. Det mest brukte magneto-optiske materialet i de synlige og nær-infrarøde båndene er terbium gallium granat (TGG) enkeltkrystall, som er det beste magneto-optiske materialet for å lage Faraday-rotatorer og isolatorer.
For magneto optisk glass
Faraday Magneto Optical Glass har god åpenhet og isotropi i de synlige og infrarøde regionene, og kan danne forskjellige komplekse former. Det er enkelt å produsere store produkter og kan trekkes inn i optiske fibre. Derfor har den brede applikasjonsutsikter i magneto optiske enheter som magneto optiske isolatorer, magneto optiske modulatorer og fiberoptiske strømsensorer. På grunn av dets store magnetiske øyeblikk og små absorpsjonskoeffisient i det synlige og infrarøde området, har TB3+-ioner blitt ofte brukt sjeldne jordioner i magneto optiske glass.
Terbium dysprosium ferromagnetostriktiv legering
På slutten av 1900 -tallet, med utdyping av verden vitenskapelig og teknologisk revolusjon, dukker nye sjeldne jordanvendte materialer raskt frem. I 1984 kom Iowa State University of the United States, Ames Laboratory of the United States Department of Energy of the United States og US Navy Surface Weapons Research Center (hovedpersonellet til det senere etablerte American Edge Technology Company (ET Rema) fra senteret) i fellesskap et nytt sjeldent jordsmateriale. Dette nye smarte materialet har de utmerkede egenskapene ved å raskt konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Undervann og elektroakustiske svinger laget av dette gigantiske magnetostriktive materialet er vellykket konfigurert i marineutstyr, høytvisning for oljebrønn, støy og vibrasjonskontrollsystemer og leting av hav og underjordiske kommunikasjonssystemer. Derfor, så snart terbiumdysprosium -jerngiganten magnetostriktivt materiale ble født, fikk den stor oppmerksomhet fra industrialiserte land rundt om i verden. Edge Technologies i USA begynte å produsere terbium dysprosium -jerngigantiske magnetostriktive materialer i 1989 og utnevnte dem Terfenol D. Deretter utviklet Sverige, Japan, Russland, Storbritannia og Australia også Terbium dysprosium -jerngigantiske magnetostriktive materialer.
Fra historien om utviklingen av dette materialet i USA er både oppfinnelsen av materialet og dets tidlige monopolistiske applikasjoner direkte relatert til militærindustrien (som marinen). Selv om Kinas militære og forsvarsavdelinger gradvis styrker forståelsen av dette materialet. Etter at Kinas omfattende nasjonale makt har økt betydelig, vil imidlertid kravene til å realisere den militære konkurransestrategien i det 21. århundre og forbedre utstyrsnivået være veldig presserende. Derfor vil den utbredte bruken av terbium dysprosium -jerngigantiske magnetostriktive materialer fra militære og nasjonale forsvarsavdelinger være en historisk nødvendighet.
Kort sagt, de mange utmerkede egenskapene til terbium gjør det til et uunnværlig medlem av mange funksjonelle materialer og en uerstattelig posisjon i noen applikasjonsfelt. På grunn av den høye prisen på terbium har folk imidlertid studert hvordan de kan unngå og minimere bruken av terbium for å redusere produksjonskostnadene. For eksempel bør sjeldne jordmagneto-optiske materialer også bruke lavpris dysprosium jernkobolt eller gadolinium terbium kobolt så mye som mulig; Forsøk å redusere innholdet av terbium i det grønne fluorescerende pulveret som må brukes. Pris har blitt en viktig faktor som begrenser den utbredte bruken av terbium. Men mange funksjonelle materialer kan ikke klare seg uten det, så vi må følge prinsippet om å "bruke godt stål på bladet" og prøve å lagre bruken av terbium så mye som mulig.
Post Time: Jul-05-2023