Terbiumbehoort tot die kategorie swaar seldsame aarde, met 'n lae oorvloed in die aardkors op slegs 1,1 dpm.TerbiumoksiedDit is verantwoordelik vir minder as 0,01% van die totale seldsame aarde. Selfs in die hoë yttrium-ioon tipe swaar seldsame aarderts met die hoogste inhoud van terbium, is die terbiuminhoud slegs 1,1-1,2% van die totaal uitmaakskaars aarde, wat aandui dat dit tot die 'edel' -kategorie behoortskaars aardeelemente. 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 30 jaarterbiumhet sy unieke talent getoon.
Ontdek geskiedenis
Die Sweedse chemikus Carl Gustaf Mosander het terbium in 1843 ontdek. Hy het die onsuiwerhede inyttriumoksiedenY2O3. Yttriumis vernoem na die dorpie Itby in Swede. Voor die opkoms van ioonuitruilingstegnologie is Terbium nie in sy suiwer vorm geïsoleer nie.
Mossander het eers verdeelyttriumoksiedin drie dele, almal vernoem na ertse:yttriumoksied, Erbiumoksied, enTerbiumoksied. Terbiumoksiedwas oorspronklik saamgestel uit 'n pienk deel, vanweë die element wat nou bekend staan aserbium. Erbiumoksied(insluitend wat ons nou terbium noem) was oorspronklik 'n kleurlose deel in die oplossing. Die onoplosbare oksied van hierdie element word as bruin beskou.
Latere werkers het dit moeilik gevind om klein kleurloos waar te neem “Erbiumoksied', Maar die oplosbare pienk deel kan nie geïgnoreer word nie. Die debat oor die bestaan vanErbiumoksiedhet herhaaldelik na vore gekom. 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 natriumdisulfied of kaliumsulfaat gebruik om seriumdioksied uit te verwyderyttriumoksiedonbedoeld draaiterbiumin serium wat neerslag bevat. Tans bekend as 'terbium', slegs ongeveer 1% van die oorspronklikeyttriumoksiedis aanwesig, maar dit is voldoende om 'n liggeel kleur aan te stuuryttriumoksied. Dusterbiumis 'n sekondêre komponent wat dit aanvanklik bevat het, en dit word beheer deur sy onmiddellike bure,gadoliniumendisprosium.
Daarna, wanneer anderskaars aardeElemente is van hierdie mengsel geskei, ongeag die verhouding van die oksied, is die naam terbium behou totdat die bruin oksied uiteindelik die bruin oksied vanterbiumis in suiwer vorm verkry. 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
Elektroniese uitleg:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Die elektroniese rangskikking vanterbiumis [XE] 6S24F9. Normaalweg kan slegs drie elektrone verwyder word voordat die kernlading te groot word om verder geïoniseerd te word. In die geval vanterbium, die semi gevulterbiumMaak voorsiening vir verdere ionisasie van die vierde elektron in die teenwoordigheid van 'n baie sterk oksidant soos fluoorgas.
Metaal
Terbiumis '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 vroeë lantaniedelemente, is dit relatief stabiel in die lug. Die negende element van lantaniedelemente, Terbium, is 'n hoogs gelaaide metaal wat met water reageer om waterstofgas te vorm.
In die natuur,terbiumDaar is nog nooit gevind dat dit 'n vrye element is nie, wat in klein hoeveelhede in fosfor serium sand en silikon berillium yttrium erts voorkom.TerbiumCoExisted met ander seldsame aardelemente in monaziet sand, met 'n oor die algemeen 0,03% terbiuminhoud. Ander bronne sluit in yttriumfosfaat en seldsame aardgoud, wat albei mengsels van oksiede is wat tot 1% terbium bevat.
Toepassing
Die toepassing vanterbiumDit 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. Enterbiumis 'n onmisbare 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 skywe 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 aardeterbiumkan die kwaliteit van gewasse verbeter en die tempo van fotosintese binne 'n sekere konsentrasiegebied verhoog. Die komplekse terbium het 'n hoë biologiese aktiwiteit, en die ternêre komplekse vanterbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3-3H2O, het goeie antibakteriese en bakteriedodende effekte op Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis en Escherichia coli, met breë-spektrum antibakteriese eienskappe. Die studie van hierdie 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 stimuleeryttriumenEuropium, dan is die toepassing 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 alle seldsame aardgroen fluoresserende poeiers gebruikterbium, as 'n aktiveerder.
Die groen fluoresserende poeier wat gebruik word vir kleur -TV -katode -straalbuise (CRT's) was nog altyd hoofsaaklik gebaseer op goedkoop en doeltreffende sinksulfied, maar terbiumpoeier is nog altyd gebruik as projeksiekleur -TV -groen poeier, soos 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 aarde -fluoresserende poeiers vir sensitiseringsskerms ontwikkel, soosterbium, geaktiveerde lanthanum sulfiedoksied, terbium -geaktiveerde lantanumbromiedoksied (vir groen skerms), en terbium -geaktiveerde yttriumsulfiedoksied. In vergelyking met kalsium-wolfram, kan seldsame aardfluoresserende poeier die tyd van X-straalbestraling vir pasiënte met 80%verminder, die resolusie van x-straalfilms verbeter, die leeftyd van x-straalbuise verleng en energieverbruik verminder. 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%).
Terbiumword 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 fluoressensie word gemeng met die opwindingslig om suiwer wit lig te produseer
Die elektroluminescerende materiale wat van terbium vervaardig is, sluit hoofsaaklik sinksulfiedgroen fluoresserende poeier metterbiumas die aktivator. 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 studie vanskaars aardeOrganiese komplekse elektroluminescerende dun films, daar is nog steeds 'n sekere gaping van praktiese en navorsing oor seldsame aard van die organiese komplekse elektroluminescerende dun films en toestelle is nog steeds in diepte.
Die fluoressensie -eienskappe van terbium word ook as fluorescentie -ondersoeke gebruik. Die interaksie tussen van die loxacin terbium (Tb3+) kompleks en deoksiribonukleïensuur (DNA) is bestudeer met behulp van fluorescentie en absorpsiespektra, soos die fluorescentie -ondersoek van Ofloxacin Terbium (TB3+). Die resultate het getoon dat die Ofloxacin TB3+-sonde 'n groefbinding met DNA -molekules kan vorm, en deoksiribonukleïensuur kan die fluoressensie van die Ofloxacin TB3+-stelsel aansienlik verbeter. Op grond van hierdie verandering kan deoksiribonukleïensuur 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-rotasiehoeke '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-oorgangsmetaallegering dun films is gebruik om hoë-werkverrigting magneto optiese skywe 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 voortdurende verdieping van die wêreldtegnologiese rewolusie, het nuwe seldsame aardtoedieningsmateriaal vinnig ontstaan. In 1984 het die Iowa State University, die Ames -laboratorium van die Amerikaanse departement van energie, en die Amerikaanse Navy Surface Weapons Research Centre (waarvandaan die hoofpersoneel van die latere gevestigde Edge Technology Corporation (ET Rema) saamgewerk het om 'n nuwe seldsame aardse intelligente materiaal te ontwikkel, naamlik Terbium Dysprosium Ferromagnetic MagnetoStrictive Material. Hierdie nuwe intelligente materiaal het uitstekende eienskappe van vinnig omskakeling van elektriese energie in meganiese energie. 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. Met die beduidende verbetering van China se omvattende nasionale sterkte, sal die vraag na die bereiking van 'n militêre mededingende strategie van die 21ste eeu en die verbetering van toerustingvlakke 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 vanterbiumMaak 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 aardmagneto-optiese materiale moet ook laekoste gebruikDisprosium ysterkobalt of gadolinium terbium kobalt soveel as moontlik; Probeer om die inhoud van terbium in die groen fluoresserende poeier wat gebruik moet word, te verminder. Prys het 'n belangrike faktor geword wat die wydverspreide gebruik vanterbium. Maar baie funksionele materiale kan nie daarsonder doen nie, daarom moet ons die beginsel van "die gebruik van goeie staal op die lem" nakom en probeer om die gebruik van te stoorterbiumsoveel as moontlik.
Postyd: Okt-25-2023