Terbiumtilhører kategorien tunge sjeldne jordarter, med lav overflod i jordskorpen på bare 1,1 ppm.Terbiumoksidutgjør mindre enn 0,01% av de totale sjeldne jordene. Selv i den høye on-ionetypen med høy one-type.sjelden jord, som indikerer at den tilhører kategorien “edel”sjelden 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 bare de siste 30 årene at detterbiumhar vist sitt unike talent.
Oppdage historien
Den svenske kjemikeren Carl Gustaf Mosander oppdaget terbium i 1843. Han oppdaget dets urenheter iYttriumoksidogY2O3. Yttriumer oppkalt etter landsbyen Itby i Sverige. Før fremveksten av ionutvekslingsteknologi ble ikke terbium isolert i sin rene form.
Mossander delt førstYttriumoksidi tre deler, alle oppkalt etter malm:Yttriumoksid, Erbiumoksid, ogterbiumoksid. Terbiumoksidvar opprinnelig sammensatt av en rosa del, på grunn av elementet som nå er kjent somErbium. Erbiumoksid(inkludert det vi nå kaller terbium) var opprinnelig en fargeløs del i løsningen. Det uoppløselige oksydet til dette elementet regnes som brunt.
Senere arbeidere synes det var vanskelig å observere bittesmå fargeløse “Erbiumoksid“Men den løselige rosa delen kan ikke ignoreres. Debatten om eksistensen avErbiumoksidhar gjentatte ganger dukket opp. 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 natriumdisulfid eller kaliumsulfat for å fjerne ceriumdioksid fraYttriumoksidutilsiktet snuterbiuminn i cerium som inneholder presipitater. For tiden kjent som 'terbium', bare omtrent 1% av originalenYttriumoksider til stede, men dette er tilstrekkelig til å overføre en lys gul farge tilYttriumoksid. Derfor,terbiumer en sekundær komponent som opprinnelig inneholdt den, og den kontrolleres av dens umiddelbare naboer,Gadoliniumogdysprosium.
Etterpå, når det er annetsjelden jordElementer ble skilt fra denne blandingen, uavhengig av andelen av oksidet, ble navnet på terbium beholdt til endelig, det brune oksidet avterbiumble 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
Elektronisk layout:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Det elektroniske arrangementet avterbiumer [xe] 6S24F9. Normalt kan bare tre elektroner fjernes før atomladningen blir for stor til å bli ytterligere ionisert. Imidlertid i tilfelle avterbium, semi -fyltterbiumTillater ytterligere ionisering av det fjerde elektronet i nærvær av en veldig sterk oksidant som fluorkass.
Metall
Terbiumer et sølv hvit sjelden jordmetall med duktilitet, seighet og mykhet som kan kuttes med en kniv. Smeltepunkt 1360 ℃, kokepunkt 3123 ℃, tetthet 8229 4kg/m3. Sammenlignet med tidlige lanthanidelementer, er det relativt stabilt i luften. Det niende elementet av lantanidelementer, terbium, er et høyt ladet metall som reagerer med vann for å danne hydrogengass.
I naturen,terbiumhar aldri blitt funnet å være et fritt element, til stede i små mengder i fosfor cerium thorium sand og silisium beryllium yttrium malm.TerbiumSameksister med andre sjeldne jordelementer i monazitt sand, med et generelt 0,03% terbiuminnhold. Andre kilder inkluderer yttriumfosfat og sjeldent jordgull, som begge er blandinger av oksider som inneholder opptil 1% terbium.
Søknad
Bruken avterbiuminvolverer stort sett 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. Ogterbiumer 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 høyytelsesmagneto optiske plater.
(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 jordterbiumkan forbedre kvaliteten på avlingene og øke hastigheten på fotosyntesen innenfor et visst konsentrasjonsområde. Kompleksene av terbium har høy biologisk aktivitet, og de ternære kompleksene avterbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3-3H2O, har gode antibakterielle og bakteriedrepende effekter på Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis og Escherichia coli, med bredspektret antibakterielle egenskaper. Studien av disse kompleksene 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 etterYttriumogEuropiumDeretter har anvendelsen og utviklingen av terbium blitt fremmet av sjeldent jord tre primærfarge grønt lysstoffrør 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 sjeldne jordgrønne fluorescerende pulver brukerterbium, som en aktivator.
Det grønne fluorescerende pulveret som brukes til fargekatodestrålrør (CRT) har alltid vært hovedsakelig basert på billig og effektiv sinksulfid, men terbiumpulver har alltid blitt brukt som projeksjonsfarge -TV -pulver, for eksempel Y2SIO5: TB3+, Y3 (Al, Ga) 5o12: TB3+og Laobr: TB3+. 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 det utviklet sjeldne jordens fluorescerende pulver for sensibiliseringsskjermerterbium, Aktivert lanthanumsulfidoksyd, terbiumaktivert lanthanumbromidoksyd (for grønne skjermer), og terbiumaktivert yttriumsulfidoksyd. Sammenlignet med kalsiumvolurstat, kan sjeldne jordfluorescerende pulver redusere tidspunktet for røntgenbestråling for pasienter med 80%, forbedre oppløsningen av røntgenfilmer, utvide levetiden til røntgenrør og redusere 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%).
Terbiumbrukes også som aktivator i den hvite LED -fosforen som er begeistret av blått lys for ny halvlederbelysning. Den 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 fluorescerende pulver medterbiumsom 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 avsjelden jordOrganiske komplekse elektroluminescerende tynne filmer, det er fremdeles et visst gap fra praktisk, og forskning på sjeldne jordens organiske kompleks elektroluminescerende tynne filmer og enheter er fremdeles i dybden.
Fluorescensegenskapene til terbium brukes også som fluorescensprober. Interaksjonen mellom Ofloxacin terbium (TB3+) kompleks og deoksyribonukleinsyre (DNA) ble studert ved bruk av fluorescens og absorpsjonsspektre, så som fluorescenssonden til ofloxacin terbium (TB3+). Resultatene viste at ofloxacin TB3+-probe kan danne en sporbinding med DNA -molekyler, og deoksyribonukleinsyre kan betydelig forbedre fluorescensen til ofloxacin TB3+-systemet. Basert på denne endringen kan deoksyribonukleinsyre 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 høye Faraday-rotasjonsvinkler 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 overgangsmetalllegerings tynne filmer har blitt brukt til å produsere høyytelsesmagneto optiske plater. 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 kontinuerlig utdyping av verdens teknologiske revolusjon, kom nye sjeldne jordens applikasjonsmaterialer raskt. I 1984 samarbeidet Iowa State University, Ames Laboratory ved det amerikanske energidepartementet, og det amerikanske Navy Surface Weapons Research Center (hvor hovedpersonellet i det senere etablerte Edge Technology Corporation (ET Rema) seg) for å utvikle et nytt sjeldent jordlig intelligent materiale, nemlig terbium dysprosiumferomagnetisk magnetostriktivt materiale. Dette nye intelligente materialet har utmerkede egenskaper ved raskt å 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. Imidlertid, med den betydelige forbedringen av Kinas omfattende nasjonale styrke, vil etterspørselen etter å oppnå en militær konkurransedyktig strategi fra det 21. århundre og forbedre utstyrsnivået definitivt 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 tilterbiumGjør 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 rimelig kostnaddysprosiumjernkobolt 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 avterbium. 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 avterbiumså mye som mulig.
Post Time: Oct-25-2023