Terbiumbehoort tot die kategorie van swaar seldsame aardmetale, met 'n lae voorkoms in die aardkors van slegs 1.1 dpm.Terbiumoksiedmaak minder as 0.01% van die totale seldsame aardmetale uit. Selfs in die swaar seldsame aardmetale met 'n hoë yttriumioon-tipe en die hoogste terbiuminhoud, maak die terbiuminhoud slegs 1.1-1.2% van die totale uit.seldsame aarde, wat aandui dat dit tot die "edele" kategorie behoort vanseldsame aardeelemente. Vir meer as 100 jaar sedert die ontdekking van terbium in 1843, het die skaarste en waarde daarvan die praktiese toepassing daarvan lank verhoed. Dit is eers in die afgelope 30 jaar datterbiumhet sy unieke talent getoon.
Ontdek Geskiedenis
Die Sweedse chemikus Carl Gustaf Mosander het terbium in 1843 ontdek. Hy het die onsuiwerhede daarvan inyttriumoksiedenY2O3. Yttriumis vernoem na die dorpie Itby in Swede. Voor die ontstaan 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, as gevolg van die element wat nou bekend staan aserbium. Erbiumoksied(insluitend wat ons nou terbium noem) was oorspronklik 'n kleurlose deel in oplossing. Die onoplosbare oksied van hierdie element word as bruin beskou.
Later het werkers dit moeilik gevind om klein kleurlose “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 het vasgesteek, so die pienk deel is uiteindelik genoem as 'n oplossing wat erbium bevat (in die oplossing was dit pienk). Daar word nou geglo dat werkers wat natriumdisulfied of kaliumsulfaat gebruik om seriumdioksied te verwyder uityttriumoksiedonbedoeld draaiterbiumin seriumbevattende neerslae. Tans bekend as 'terbium', slegs ongeveer 1% van die oorspronklikeyttriumoksiedis teenwoordig, maar dit is voldoende om 'n liggeel kleur oor te dra aanyttriumoksiedDaarom,terbiumis 'n sekondêre komponent wat dit aanvanklik bevat het, en dit word beheer deur sy onmiddellike bure,gadoliniumendisprosium.
Daarna, wanneer ook al anderseldsame aardeelemente is van hierdie mengsel geskei, ongeag die verhouding van die oksied, die naam terbium is behou totdat uiteindelik die bruin oksied vanterbiumis in suiwer vorm verkry. Navorsers in die 19de eeu het nie ultravioletfluoresensietegnologie gebruik om heldergeel of groen nodules (III) waar te neem nie, wat dit makliker maak vir terbium om in vaste mengsels of oplossings herken te word.
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 geïoniseer te word. In die geval vanterbium, die halfgevuldeterbiumlaat verdere ionisasie van die vierde elektron toe in die teenwoordigheid van 'n baie sterk oksidant soos fluoorgas.
Metaal
Terbiumis 'n silwerwit seldsame aardmetaal met rekbaarheid, taaiheid en sagtheid wat met 'n mes gesny kan word. Smeltpunt 1360 ℃, kookpunt 3123 ℃, digtheid 8229 4 kg/m3. In vergelyking met vroeë lantaaniedelemente, is dit relatief stabiel in die lug. Die negende element van lantaaniedelemente, terbium, is 'n hoogs gelaaide metaal wat met water reageer om waterstofgas te vorm.
In die natuur,terbiumis nog nooit gevind dat dit 'n vrye element is nie, teenwoordig in klein hoeveelhede in fosfor-serium-toriumsand en silikon-berillium-yttriumerts.Terbiumbestaan saam met ander seldsame aardelemente in monasietsand, 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 vanterbiumbehels meestal hoëtegnologie-velde, wat tegnologie-intensiewe en kennisintensiewe baanbrekersprojekte is, sowel as projekte met beduidende ekonomiese voordele, met aantreklike ontwikkelingsvooruitsigte.
Die belangrikste toepassingsgebiede sluit in:
(1) Word gebruik in die vorm van gemengde seldsame aardmetale. Dit word byvoorbeeld gebruik as 'n seldsame aardmetale-saamgestelde kunsmis en voerbymiddel vir landbou.
(2) Aktiveerder vir groen poeier in drie primêre fluoresserende poeiers. Moderne opto-elektroniese materiale vereis die gebruik van drie basiese kleure fosfor, naamlik rooi, groen en blou, wat gebruik kan word om verskeie kleure te sintetiseer. Enterbiumis 'n onontbeerlike komponent in baie hoëgehalte groen fluorescerende poeiers.
(3) Gebruik as 'n magneto-optiese bergingsmateriaal. Amorfe metaal terbium oorgangsmetaallegering dun films is gebruik om hoëprestasie magneto-optiese skywe te vervaardig.
(4) Vervaardiging van magneto-optiese glas. Faraday-roterende glas wat terbium bevat, is 'n sleutelmateriaal vir die vervaardiging van rotators, isolators en sirkulators in lasertegnologie.
(5) Die ontwikkeling en ontwikkeling van die terbiumdisprosium ferromagnetostriktiewe legering (TerFenol) het nuwe toepassings vir terbium oopgemaak.
Vir landbou en veeteelt
Skaars aardeterbiumkan die kwaliteit van gewasse verbeter en die tempo van fotosintese binne 'n sekere konsentrasiebereik verhoog. Die komplekse van terbium het 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 breëspektrum antibakteriese eienskappe. Die studie van hierdie komplekse bied 'n nuwe navorsingsrigting vir moderne bakteriedodende middels.
Gebruik in die veld van luminessensie
Moderne opto-elektroniese materiale vereis die gebruik van drie basiese kleure fosfor, naamlik rooi, groen en blou, wat gebruik kan word om verskeie kleure te sintetiseer. En terbium is 'n onontbeerlike komponent in baie hoëgehalte groen fluoresserende poeiers. As die geboorte van seldsame aardkleur-TV rooi fluoresserende poeier die vraag na ... gestimuleer het.yttriumeneuropium, toe is die toepassing en ontwikkeling van terbium bevorder deur seldsame aarde drie primêre kleur groen 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 aarde groen fluoresserende poeiers gebruikterbium, as 'n aktiveerder.
Die groen fluorescerende poeier wat vir kleurtelevisie-katodestraalbuise (CRT's) gebruik word, was nog altyd hoofsaaklik gebaseer op goedkoop en doeltreffende sinksulfied, maar terbiumpoeier is nog altyd as projeksiekleurtelevisie-groenpoeier gebruik, soos Y2SiO5:Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12:Tb3+, en LaOBr:Tb3+. Met die ontwikkeling van grootskerm-hoëdefinisie-televisie (HDTV) word hoëprestasie-groen fluorescerende poeiers vir CRT's ook ontwikkel. Byvoorbeeld, 'n hibriede groen fluorescerende poeier is in die buiteland ontwikkel, bestaande uit Y3 (Al, Ga) 5O12:Tb3+, LaOCl:Tb3+, en Y2SiO5:Tb3+, wat uitstekende luminessensie-doeltreffendheid teen hoë stroomdigtheid het.
Die tradisionele X-straal fluoreserende poeier is kalsiumwolframaat. In die 1970's en 1980's is seldsame aardmetale fluoreserende poeiers vir sensitiseringsskerms ontwikkel, soosterbium, geaktiveerde lantaansulfiedoksied, terbium-geaktiveerde lantaanbromiedoksied (vir groen skerms), en terbium-geaktiveerde yttriumsulfiedoksied. In vergelyking met kalsiumwolframaat, kan seldsame aarde fluorescerende poeier die tyd van X-straalbestraling vir pasiënte met 80% verminder, die resolusie van X-straalfilms verbeter, die lewensduur van X-straalbuise verleng en energieverbruik verminder. Terbium word ook gebruik as 'n fluorescerende poeieraktivator vir mediese X-straalverbeteringskerms, wat die sensitiwiteit van X-straalomskakeling na optiese beelde aansienlik kan verbeter, die helderheid van X-straalfilms kan verbeter en die blootstellingsdosis van X-strale aan die menslike liggaam aansienlik kan verminder (met meer as 50%).
Terbiumword ook gebruik as 'n aktiveerder in die wit LED-fosfor wat deur blou lig opgewek word vir nuwe halfgeleierbeligting. Dit kan gebruik word om terbiumaluminium magneto-optiese kristalfosfore te produseer, deur blou lig-emitterende diodes as opwekkingsligbronne te gebruik, en die gegenereerde fluoresensie word met die opwekkingslig gemeng om suiwer wit lig te produseer.
Die elektroluminescerende materiale wat van terbium gemaak word, sluit hoofsaaklik sinksulfiedgroen fluoresserende poeier in metterbiumas die aktiveerder. Onder ultravioletbestraling kan organiese komplekse van terbium sterk groen fluoresensie uitstraal en as dunfilm-elektroluminescerende materiale gebruik word. Alhoewel beduidende vordering gemaak is in die studie vanseldsame aardeorganiese komplekse elektroluminescerende dun films, is daar steeds 'n sekere gaping van praktiese toepassing, en navorsing oor seldsame aardorganiese komplekse elektroluminescerende dun films en toestelle is steeds in diepte.
Die fluoresensie-eienskappe van terbium word ook as fluoresensieprobes gebruik. Die interaksie tussen ofloksasien terbium (Tb3+) kompleks en deoksiribonukleïensuur (DNS) is bestudeer met behulp van fluoresensie- en absorpsiespektra, soos die fluoresensieprobe van ofloksasien terbium (Tb3+). Die resultate het getoon dat die ofloksasien Tb3+ probe 'n groefbinding met DNS-molekules kan vorm, en deoksiribonukleïensuur kan die fluoresensie van die ofloksasien Tb3+ stelsel aansienlik verbeter. Gebaseer op 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 tipes magneto-optiese materiale: magneto-optiese kristalle en magneto-optiese glas. Onder hulle het magneto-optiese kristalle (soos yttrium-yster-granaat en terbium-gallium-granaat) die voordele van verstelbare bedryfsfrekwensie en hoë termiese stabiliteit, maar hulle is duur en moeilik om te vervaardig. Daarbenewens het baie magneto-optiese kristalle met hoë Faraday-rotasiehoeke hoë absorpsie in die kortgolfrekwensie, wat hul gebruik 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 te maak. Tans is magneto-optiese glase met 'n hoë Faraday-effek hoofsaaklik seldsame aardioon-gedoteerde glase.
Gebruik vir magneto-optiese stoormateriaal
In onlangse jare, met die vinnige ontwikkeling van multimedia en kantooroutomatisering, het die vraag na nuwe hoëkapasiteit magnetiese skywe toegeneem. Amorfe metaal terbium oorgangsmetaallegering dun films is gebruik om hoëprestasie magneto-optiese skywe te vervaardig. Onder hulle het die TbFeCo-legering dun film die beste werkverrigting. Terbium-gebaseerde magneto-optiese materiale is op groot skaal vervaardig, en magneto-optiese skywe wat daarvan gemaak word, word as rekenaarbergingskomponente gebruik, met 'n bergingskapasiteit wat met 10-15 keer verhoog word. Hulle het die voordele van groot kapasiteit en vinnige toegangspoed, en kan tienduisende kere afgevee en bedek word wanneer dit vir hoëdigtheid optiese skywe gebruik word. Hulle is belangrike materiale in elektroniese inligtingbergingstegnologie. Die mees gebruikte magneto-optiese materiaal in die sigbare en nabye-infrarooi bande is Terbium Gallium Garnet (TGG) enkelkristal, wat die beste magneto-optiese materiaal is vir die maak van Faraday-rotators en -isolators.
Vir magneto-optiese glas
Faraday magneto-optiese glas het goeie deursigtigheid en isotropie in die sigbare en infrarooi gebiede, en kan verskeie komplekse vorms vorm. Dit is maklik om groot produkte te produseer en kan in optiese vesels getrek word. Daarom het dit breë toepassingsvooruitsigte in magneto-optiese toestelle soos magneto-optiese isolators, magneto-optiese modulators en veseloptiese stroomsensors. As gevolg van sy groot magnetiese moment en klein absorpsiekoëffisiënt in die sigbare en infrarooi gebied, het Tb3+-ione algemeen gebruikte seldsame aardione in magneto-optiese brille geword.
Terbium disprosium ferromagnetostriktiewe legering
Aan die einde van die 20ste eeu, met die voortdurende verdieping van die wêreldwye tegnologiese rewolusie, het nuwe seldsame aardmetale vinnig na vore gekom. In 1984 het die Iowa State University, die Ames Laboratorium van die Amerikaanse Departement van Energie, en die Amerikaanse Vloot se Oppervlakwapennavorsingsentrum (waaruit die hoofpersoneel van die later gevestigde Edge Technology Corporation (ET REMA) gekom het) saamgewerk om 'n nuwe seldsame aardmetale intelligente materiaal te ontwikkel, naamlik terbiumdisprosium ferromagnetiese magnetostriktiewe materiaal. Hierdie nuwe intelligente materiaal het uitstekende eienskappe om elektriese energie vinnig in meganiese energie om te skakel. Die onderwater- en elektro-akoestiese omskakelaars wat van hierdie reuse-magnetostriktiewe materiaal gemaak is, is suksesvol gekonfigureer in vloottoerusting, olieputopsporingsluidsprekers, geraas- en vibrasiebeheerstelsels, en oseaanverkenning en ondergrondse kommunikasiestelsels. Daarom, sodra die terbiumdisprosium-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 begin met die vervaardiging van terbiumdisprosium-ysterreus-magnetostriktiewe materiale en hulle Terfenol D genoem. Daarna het Swede, Japan, Rusland, die Verenigde Koninkryk en Australië ook terbiumdisprosium-ysterreus-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 daarvan 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 21ste-eeuse militêre mededingende strategie en die verbetering van toerustingvlakke egter beslis baie dringend wees. Daarom sal die wydverspreide gebruik van terbiumdisprosium-ysterreus-magnetostriktiewe materiale deur militêre en nasionale verdedigingsdepartemente 'n historiese noodsaaklikheid wees.
Kortliks, die vele uitstekende eienskappe vanterbiummaak dit 'n onontbeerlike lid van baie funksionele materiale en 'n onvervangbare posisie in sommige toepassingsvelde. As gevolg van die hoë prys van terbium, het mense egter bestudeer hoe om die gebruik van terbium te vermy en te minimaliseer om produksiekoste te verminder. Byvoorbeeld, seldsame aardmagneto-optiese materiale moet ook laekoste gebruik.disprosium 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 vanterbiumMaar baie funksionele materiale kan nie daarsonder klaarkom nie, daarom moet ons by die beginsel van "die gebruik van goeie staal op die lem" hou en probeer om die gebruik vanterbiumsoveel as moontlik.
Plasingstyd: 25 Okt-2023