Terbiumbehoort tot die kategorie swaarskaars aarde, met 'n lae oorvloed in die aardkors teen slegs 1,1 dpm. Terbiumoksied is verantwoordelik vir minder as 0,01% van die totale seldsame aarde. Selfs in die hoë yttrium-ioontipe swaar seldsame aarderts met die hoogste inhoud van terbium, is die terbiuminhoud slegs 1,1-1,2% van die totale seldsame aarde, wat daarop dui dat dit tot die 'edele' kategorie van seldsame aarde-elemente behoort. Vir meer as 100 jaar sedert die ontdekking van Terbium in 1843, het die skaarsheid en waarde die praktiese toepassing daarvan vir 'n lang tyd verhoed. Dit is eers die afgelope dertig jaar dat Terbium sy unieke talent getoon het。
Ontdek geskiedenis
Die Sweedse chemikus Carl Gustaf Mosander het terbium in 1843 ontdek. Hy het die onsuiwerhede inYttrium (iii) oksiedenY2O3. Yttrium is vernoem na die dorp Ytterby in Swede. Voor die opkoms van ioonuitruilingstegnologie is Terbium nie in sy suiwer vorm geïsoleer nie.
Mosant het eers yttrium (iii) oksied in drie dele verdeel, almal vernoem na ertse: yttrium (iii) oksied,Erbium (iii) oksied, en terbiumoksied. Terbiumoksied was oorspronklik saamgestel uit 'n pienk deel, vanweë die element wat nou bekend staan as Erbium. “Erbium (iii) oksied” (insluitend wat ons nou terbium noem) was oorspronklik die wesenlike kleurlose deel in die oplossing. Die onoplosbare oksied van hierdie element word as bruin beskou.
Latere werkers kon skaars die klein kleurlose “erbium (III) oksied waarneem, maar die oplosbare pienk deel kon nie geïgnoreer word nie. Debatte oor die bestaan van erbium (III) -oksied het herhaaldelik ontstaan. In die chaos is die oorspronklike naam omgekeer en die uitruil van name was vasgevang, so die pienk deel is uiteindelik genoem as 'n oplossing wat erbium bevat (in die oplossing, dit was pienk). Daar word nou geglo dat werkers wat natriumbisulfaat of kaliumsulfaat gebruikSerium (IV) oksiedUit yttrium (iii) oksied en onbedoeld omskep terbium in 'n sediment wat serium bevat. Slegs ongeveer 1% van die oorspronklike Yttrium (III) -oksied, nou bekend as “Terbium”, is genoeg om 'n geelagtige kleur aan yttrium (III) oksied te gee. Daarom is Terbium 'n sekondêre komponent wat dit aanvanklik bevat, en dit word beheer deur sy onmiddellike bure, gadolinium en dysprosium.
Daarna, wanneer ander seldsame aardelemente van hierdie mengsel geskei is, ongeag die verhouding van die oksied, is die naam van Terbium behou totdat die bruin oksied van terbium uiteindelik in suiwer vorm verkry is. Navorsers in die 19de eeu het nie ultraviolet -fluorescentie -tegnologie gebruik om heldergeel of groen nodules waar te neem nie (III), wat dit makliker gemaak het om terbium in vaste mengsels of oplossings te herken.
Elektronkonfigurasie
Elektronkonfigurasie:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Die elektronkonfigurasie van Terbium is [XE] 6S24F9. Normaalweg kan slegs drie elektrone verwyder word voordat die kernlading te groot word om verder geïoniseerd te word, maar in die geval van terbium kan semi -gevulde terbium die vierde elektron verder geïoniseer word in die teenwoordigheid van baie sterk oksidante soos fluoorgas.
Terbium is 'n silwer wit seldsame aardmetaal met smeebaarheid, taaiheid en sagtheid wat met 'n mes gesny kan word. Smeltpunt 1360 ℃, kookpunt 3123 ℃, digtheid 8229 4 kg/m3. In vergelyking met die vroeë lantanied, is dit relatief stabiel in die lug. As die negende element van Lanthanide, is Terbium 'n metaal met 'n sterk elektrisiteit. Dit reageer met water om waterstof te vorm.
In die natuur is daar nog nooit gevind dat terbium 'n vrye element is nie, waarvan 'n klein hoeveelheid in fosfokerium sand en gadoliniet bestaan. Terbium bestaan saam met ander seldsame aardelemente in monaziet sand, met 'n oor die algemeen 0,03% terbiuminhoud. Ander bronne is xenotime en swart seldsame gouderts, wat albei mengsels van oksiede is en tot 1% terbium bevat.
Toepassing
Die toepassing van Terbium behels meestal hoë-tegnologie velde, wat tegnologie-intensiewe en kennisintensiewe vooraanstaande projekte is, sowel as projekte met beduidende ekonomiese voordele, met aantreklike ontwikkelingsvooruitsigte.
Die belangrikste toepassingsareas sluit in:
(1) gebruik in die vorm van gemengde seldsame aarde. Dit word byvoorbeeld gebruik as 'n seldsame aardverbinding kunsmis en toevoeging vir landbou.
(2) Aktivator vir groen poeier in drie primêre fluoresserende poeiers. Moderne opto -elektroniese materiale benodig die gebruik van drie basiese kleure fosfore, naamlik rooi, groen en blou, wat gebruik kan word om verskillende kleure te sintetiseer. En Terbium is 'n onontbeerlike komponent in baie hoë kwaliteit groen fluoresserende poeiers.
(3) word gebruik as 'n magneto -optiese opbergingsmateriaal. Amorfe metaal terbium-oorgangsmetaallegering dun films is gebruik om hoë-werkverrigting magneto-optiese skyfies te vervaardig.
(4) Vervaardigingsmagneto optiese glas. Faraday -roterende glas wat Terbium bevat, is 'n belangrike materiaal vir die vervaardiging van rotators, isolators en sirkulators in lasertegnologie.
(5) Die ontwikkeling en ontwikkeling van Terbium -disprosium Ferromagnetostrictive Alloy (Terfenol) het nuwe toepassings vir Terbium geopen.
Vir landbou en veeteelt
Skaars aarde terbium kan die kwaliteit van gewasse verbeter en die tempo van fotosintese binne 'n sekere konsentrasiegebied verhoog. Terbiumkomplekse het 'n hoë biologiese aktiwiteit. Ternêre komplekse terbium, Tb (ala) 3benim (clo4) 3 · 3h2o, het goeie antibakteriese en bakteriedodende effekte op Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis en Escherichia coli. Hulle het breë antibakteriese spektrum. Die studie van sulke komplekse bied 'n nuwe navorsingsrigting vir moderne bakteriedodende medisyne.
Gebruik in die veld van luminescentie
Moderne opto -elektroniese materiale benodig die gebruik van drie basiese kleure fosfore, naamlik rooi, groen en blou, wat gebruik kan word om verskillende kleure te sintetiseer. En Terbium is 'n onontbeerlike komponent in baie hoë kwaliteit groen fluoresserende poeiers. As die geboorte van seldsame aardkleur -TV -rooi fluoresserende poeier die vraag na yttrium en europium gestimuleer het, is die toediening en ontwikkeling van terbium bevorder deur seldsame aarde drie primêre kleurgroen fluoresserende poeier vir lampe. In die vroeë 1980's het Philips die wêreld se eerste kompakte energiebesparende fluoresserende lamp uitgevind en dit vinnig wêreldwyd bevorder. TB3+-ione kan groen lig met 'n golflengte van 545 nm uitstraal, en byna al die seldsame aardgroen fosfore gebruik terbium as aktiveerder.
Die groen fosfor vir kleur -TV -katode -straalbuis (CRT) was nog altyd gebaseer op sinksulfied, wat goedkoop en doeltreffend is, maar die terbiumpoeier is nog altyd gebruik as die groen fosfor vir projeksiekleur -TV, insluitend Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (Al, GA) 5O12 ∶ TB3+en LaOBR ∶ TB3+. Met die ontwikkeling van groot-definisie-televisie (HDTV), word groen fluoresserende poeiers vir CRT's ook ontwikkel. Byvoorbeeld, 'n hibriede groen fluoresserende poeier is in die buiteland ontwikkel, bestaande uit Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+, en Y2SIO5: TB3+, wat uitstekende luminescentie -doeltreffendheid by hoë stroomdigtheid het.
Die tradisionele röntgenfluoresserende poeier is kalsium-wolfram. In die 1970's en 1980's is seldsame aardfosfore vir die versterking van die skerms ontwikkel, soos terbium-geaktiveerde swael lantanumoksied, terbium-geaktiveerde broom lanthanumoksied (vir groen skerms), terbium-geaktiveerde sulfurfi-yttrium (III) oksied, ens. Bestraling vir pasiënte met 80%, verbeter die resolusie van x-straalfilms, verleng die leeftyd van x-straalbuise en verminder energieverbruik. Terbium word ook gebruik as 'n fluoresserende poeieraktivator vir mediese skerms vir die verbetering van X-straal, wat die sensitiwiteit van X-straalomskakeling in optiese beelde baie kan verbeter, die helderheid van X-straalfilms kan verbeter, en die blootstelling dosis X-strale vir die menslike liggaam kan verminder (met meer as 50%).
Terbium word ook gebruik as 'n aktiveerder in die wit LED -fosfor opgewonde deur blou lig vir nuwe halfgeleierbeligting. Dit kan gebruik word om terbium -aluminium magneto optiese kristalfosfore te produseer, met behulp van blou lig -uitstralende diodes as opwindingsligbronne, en die gegenereerde fluorescentie word gemeng met die opwindingslig om suiwer wit lig te produseer.
Die elektroluminescerende materiale van terbium bevat hoofsaaklik sinksulfiedgroen fosfor met terbium as die aktiveerder. Onder ultravioletbestraling kan organiese komplekse terbium sterk groen fluoressensie uitstraal en kan dit as dunfilm -elektroluminescerende materiale gebruik word. Alhoewel daar beduidende vordering gemaak is in die bestudering van seldsame aarde -organiese komplekse elektroluminescerende dun films, is daar steeds 'n sekere leemte van praktiesheid, en navorsing oor seldsame aarde organiese komplekse elektroluminescerende dun films en toestelle is steeds in diepte.
Die fluoressensie -eienskappe van terbium word ook as fluorescentie -ondersoeke gebruik. Byvoorbeeld, ofloxacin terbium (Tb3+) fluorescentie -sonde is gebruik om die interaksie tussen van die loxacin -terbium (Tb3+) kompleks en DNA (DNA) deur fluorescentie -spektrum en absorpsiespektrum te bestudeer, wat aandui dat ofloxacin TB3+-s die groef wat met DNA -molekules verbied, kan vorm, die fluence van die fluorering kan vorm Ofloxacin TB3+-stelsel. Op grond van hierdie verandering kan DNA bepaal word.
Vir magneto optiese materiale
Materiale met Faraday-effek, ook bekend as magneto-optiese materiale, word wyd gebruik in lasers en ander optiese toestelle. Daar is twee algemene soorte magneto -optiese materiale: magneto optiese kristalle en magneto optiese glas. Onder hulle het magneto-optiese kristalle (soos Yttrium Iron Garnet en Terbium Gallium Garnet) die voordele van verstelbare bedryfsfrekwensie en hoë termiese stabiliteit, maar dit is duur en moeilik om te vervaardig. Daarbenewens het baie magneto-optiese kristalle met 'n hoë Faraday-rotasiehoek 'n hoë absorpsie in die kortgolfreeks, wat die gebruik daarvan beperk. In vergelyking met magneto -optiese kristalle, het magneto -optiese glas die voordeel van hoë transmissie en is dit maklik om in groot blokke of vesels gemaak te word. Op die oomblik is magneto-optiese glase met 'n hoë Faraday-effek hoofsaaklik seldsame aarde-gedoteerde glase.
Word gebruik vir magneto optiese opbergingsmateriaal
In onlangse jare, met die vinnige ontwikkeling van multimedia en kantoor-outomatisering, neem die vraag na nuwe magnetiese skyfies met 'n hoë kapasiteit toe. Amorfe metaal terbium-oorgangsmetaallegeringsfilms is gebruik om hoë-werkverrigting magneto-optiese skyfies te vervaardig. Onder hulle het die TBFECO -legering dun film die beste uitvoering. Terbium-gebaseerde magneto-optiese materiale is op groot skaal geproduseer, en magneto-optiese skywe wat daarvan gemaak is, word as rekenaaropslagkomponente gebruik, met die opbergkapasiteit met 10-15 keer. Hulle het die voordele van groot kapasiteit en vinnige toegangspoed, en kan tienduisende kere uitgewis en bedek word as dit gebruik word vir optiese skyfies met 'n hoë digtheid. Dit is belangrike materiale in elektroniese inligtingsbergingstegnologie. Terbium Gallium Garnet (TGG) enkelkristal, wat die beste magneto-optiese materiaal is om Faraday-rotators en isolators te maak, is die mees gebruikte magneto-optiese materiaal in die sigbare en naby-infrarooi bande.
Vir magneto optiese glas
Faraday Magneto optiese glas het goeie deursigtigheid en isotropie in die sigbare en infrarooi streke, en kan verskillende komplekse vorms vorm. Dit is maklik om groot produkte te produseer en kan in optiese vesels ingetrek word. Daarom het dit 'n breë toepassingsvooruitsigte in magneto -optiese toestelle soos magneto -optiese isolators, magneto -optiese modulators en veseloptiese stroomsensors. Vanweë die groot magnetiese oomblik en 'n klein absorpsiekoëffisiënt in die sigbare en infrarooi reeks, het TB3+-ione gereeld seldsame aardione in magneto -optiese glase gebruik.
Terbium disprosium ferromagnetostrictive legering
Aan die einde van die 20ste eeu, met die verdieping van die wêreldwetenskaplike en tegnologiese rewolusie, kom die nuwe seldsame aarde -toegepaste materiale vinnig na vore. In 1984 het die Iowa State University of the United States, Ames Laboratory of the United States Department of Energy of the United States en die Amerikaanse Navy Surface Weapons Research Centre (die belangrikste personeel van die latere gevestigde American Edge Technology Company (ET RemA) van die sentrum gekom), het 'n nuwe seldsame aardmateriaal, naamlik Terbium Dysprosium Iron Giant Magnetostrictive Material, ontwikkel. Hierdie nuwe slimmateriaal het die uitstekende eienskappe om vinnig elektriese energie in meganiese energie te omskep. Die onderwater- en elektro-akoestiese omskakelaars van hierdie reuse-magnetostriktiewe materiaal is suksesvol gekonfigureer in vloottoerusting, olie-opsporingsluidsprekers, geraas- en vibrasiebeheerstelsels, en die verkenning van die oseaan en ondergrondse kommunikasiestelsels. Daarom, sodra die terbium -disprosium -ysterreus magnetostriktiewe materiaal gebore is, het dit wydverspreide aandag van geïndustrialiseerde lande regoor die wêreld gekry. Edge Technologies in die Verenigde State het in 1989 terbiumdysprosium -ysterreus -magnetostriktiewe materiale begin vervaardig en hulle terfenol D genoem. Daarna het Swede, Japan, Rusland, die Verenigde Koninkryk en Australië ook terbium -disprosium -ysterreuse magnetostriktiewe materiale ontwikkel.
Uit die geskiedenis van die ontwikkeling van hierdie materiaal in die Verenigde State hou beide die uitvinding van die materiaal en die vroeë monopolistiese toepassings direk verband met die militêre industrie (soos die vloot). Alhoewel China se militêre en verdedigingsdepartemente geleidelik hul begrip van hierdie materiaal versterk. Nadat China se omvattende nasionale mag egter aansienlik toegeneem het, sal die vereistes om die militêre mededingende strategie in die 21ste eeu te verwesenlik en die verbetering van die vlak van toerusting beslis baie dringend wees. Daarom sal die wydverspreide gebruik van terbiumdisprosium -ysterreus magnetostriktiewe materiale deur militêre en nasionale verdedigingsdepartemente 'n historiese noodsaaklikheid wees.
Kortom, die vele uitstekende eienskappe van Terbium maak dit 'n onmisbare lid van baie funksionele materiale en 'n onvervangbare posisie in sommige toepassingsvelde. Vanweë die hoë prys van Terbium het mense egter bestudeer hoe om die gebruik van terbium te vermy en te verminder ten einde produksiekoste te verlaag. Byvoorbeeld, seldsame aarde-magneto-optiese materiale moet ook laekoste-dysprosium yster kobalt of gadolinium terbiumkobalt soveel as moontlik gebruik; Probeer om die inhoud van terbium in die groen fluoresserende poeier wat gebruik moet word, te verminder. Die prys het 'n belangrike faktor geword wat die wydverspreide gebruik van terbium beperk. Maar baie funksionele materiale kan nie daarsonder nie, daarom moet ons die beginsel van “die gebruik van goeie staal op die lem” nakom en probeer om die gebruik van terbium soveel as moontlik te stoor.
Postyd: Jul-05-2023