Terbijumpripada kategoriji teškerijetke zemlje, s niskim obiljem Zemljine kore samo 1,1 ppm. Terbium oksid čini manje od 0,01% ukupnih rijetkih Zemlja. Čak i u visokoj ytrijskoj ionskoj vrsti teške rijetke zemaljske rude s najvećim sadržajem terbija, sadržaj terbija iznosi samo 1,1-1,2% ukupne rijetke zemlje, što ukazuje da pripada kategoriji "plemenitog" kategorije rijetkih zemaljskih elemenata. Već više od 100 godina od otkrića Terbija 1843. godine, njegova oskudice i vrijednost već su dugo spriječili njegovu praktičnu primjenu. Tek je u posljednjih 30 godina Terbium pokazao svoj jedinstveni talent。
Otkrivanje povijesti
Švedski kemičar Carl Gustaf Mosander otkrio je Terbium 1843. godine. Otkrio je svoje nečistoće uYtrium (iii) oksidiY2o3. Ytrium je nazvan po selu Ytterby u Švedskoj. Prije pojave tehnologije razmjene iona, terbium nije bio izoliran u svom čistom obliku.
Mosant je prvo podijelio ytrium (iii) oksid u tri dijela, a svi su nazvani po rudama: ytrium (iii) oksid,Erbium (iii) oksid, i terbium oksid. Terbium oksid je izvorno sastavljen od ružičastog dijela, zbog elementa koji je danas poznat kao Erbium. "Erbium (III) oksid" (uključujući i ono što danas nazivamo Terbium) bio je u osnovi bezbojni dio u otopini. Netopljivi oksid ovog elementa smatra se smeđim.
Kasniji radnici teško su mogli promatrati sićušni bezbojni "erbium (III) oksid", ali topljivi ružičasti dio nije se mogao zanemariti. Rasprave o postojanju erbij (III) oksida pojavile su se više puta. U kaosu je originalno ime bilo preokrenuto i razmjena imena je zaglavila, pa je ružičasti dio na kraju spomenut kao rješenje koje sadrži erbium (u otopini je bio ružičasto). Sada se vjeruje da radnici koji koriste natrijev bisulfat ili kalijev sulfat uzimajuCerijum (iv) oksidIz Ytrium (III) oksida i nenamjerno pretvara Terbium u sediment koji sadrži cerij. Samo oko 1% originalnog ytrium (III) oksida, danas poznatog kao "terbium", dovoljno je da prenese žućkastu boju u ytrium (III) oksid. Stoga je Terbium sekundarna komponenta koja ga je u početku sadržavala, a kontroliraju ga njegovi neposredni susjedi, gadolinij i disprozij.
Nakon toga, kad god su se drugi rijetki elementi Zemlje odvojili od ove smjese, bez obzira na udio oksida, naziv terbija zadržano je sve dok konačno nije dobiven smeđi oksid terbija u čistom obliku. Istraživači u 19. stoljeću nisu koristili ultraljubičastu tehnologiju fluorescencije za promatranje jarko žutih ili zelenih nodula (III), što olakšava terbij prepoznati u čvrstim smjesama ili otopinama.
Konfiguracija elektrona
Konfiguracija elektrona:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Elektronska konfiguracija terbija je [xe] 6S24F9. Obično se mogu ukloniti samo tri elektrona prije nego što nuklearni naboj postane prevelik da bi se dodatno ionizirao, ali u slučaju terbija, polu -ispunjeni terbij omogućava da se četvrti elektron dodatno ionizira u prisutnosti vrlo jakih oksidansa poput plina fluora.
Terbium je srebrno bijela rijetka zemljana metala s duktilnošću, žilavošću i mekoćom koji se može izrezati nožem. Točka topljenja 1360 ℃, točka ključanja 3123 ℃, gustoća 8229 4kg/m3. U usporedbi s ranim lantanidom, u zraku je relativno stabilan. Kao deveti element lantanida, terbij je metal s jakom električnom energijom. Reagira s vodom kako bi nastao vodik.
U prirodi, terbium nikada nije otkriveno da je slobodan element, od kojih mala količina postoji u pijesku i gadolinitu fosfocerije. Terbium koegzistira s drugim rijetkim elementima Zemlje u monazitskom pijesku, s općenito 0,03% sadržaja terbija. Ostali izvori su Xenotime i crne rijetke zlatne rude, obje su smjese oksida i sadrže do 1% terbija.
Prijava
Primjena terbija uglavnom uključuje visokotehnološke polja, koja su intenzivna tehnologija i vrhunski projekti intenzivnih znanja, kao i projekti s značajnim ekonomskim koristima, s atraktivnim izgledima za razvoj.
Glavna područja prijave uključuju:
(1) Koristi se u obliku miješanih rijetkih zemalja. Na primjer, koristi se kao rijetko gnojivo od zemlje i dodatak za poljoprivredu.
(2) Aktivator za zeleni prah u tri primarna fluorescentna praška. Moderni optoelektronski materijali zahtijevaju uporabu tri osnovne boje fosfora, naime crvene, zelene i plave boje, koje se mogu koristiti za sintetiziranje različitih boja. A Terbium je neophodna komponenta u mnogim visokokvalitetnim zelenim fluorescentnim prahovima.
(3) Koristi se kao magneto optički materijal za pohranu. Amorfni metalni terbijski prijelazni metal legura tanki filmovi korišteni su za izradu magneto-optičkih diskova visokih performansi.
(4) Proizvodnja magneto optičkog stakla. Faraday rotacijsko staklo koje sadrži terbium ključni je materijal za proizvodnju rotatora, izolatora i cirkulatora u laserskoj tehnologiji.
(5) Razvoj i razvoj terbij disprozij feromagnetosttriktivne legure (terfenol) otvorio je nove aplikacije za terbium.
Za poljoprivredu i stočarstvo
Rijetka zemaljska terbij može poboljšati kvalitetu usjeva i povećati brzinu fotosinteze unutar određenog raspona koncentracije. Terbijski kompleksi imaju visoku biološku aktivnost. Ternarni kompleksi Terbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3 · 3H2O, imaju dobre antibakterijske i baktericidne učinke na Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis i Escherichia coli. Imaju širok antibakterijski spektar. Proučavanje takvih kompleksa pruža novi istraživački smjer za moderne baktericidne lijekove.
Koristi se u polju luminiscencije
Moderni optoelektronski materijali zahtijevaju uporabu tri osnovne boje fosfora, naime crvene, zelene i plave boje, koje se mogu koristiti za sintetiziranje različitih boja. A Terbium je neophodna komponenta u mnogim visokokvalitetnim zelenim fluorescentnim prahovima. Ako je rođenje rijetke boje TV crveni fluorescentni prah potaknulo potražnju za ytrium i europij, tada su primjenu i razvoj terbija promovirane od strane rijetke zemlje tri primarne boje zelene fluorescentne praška za svjetiljke. Početkom 1980-ih Philips je izumio prvu svjetsku kompaktnu fluorescentnu svjetiljku i brzo je promovirao globalno. TB3+ioni mogu emitirati zeleno svjetlo s valnom duljinom od 545 nm, a gotovo svi rijetki zemaljski zeleni fosfori koriste terbium kao aktivator.
Zeleni fosfor za TV katodu u boji (CRT) uvijek se temeljio na cink sulfidu, koji je jeftin i učinkovit, ali terbijski prah uvijek se koristio kao zeleni fosfor za TV projekcije, uključujući Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (al, GA) 5O12 ∶ TB3+i LAOBR ∶ TB. S razvojem televizije visoke razlučivosti s velikim ekranom (HDTV), također se razvijaju, također se razvijaju zeleni fluorescentni puderi s visokim performansama. Na primjer, u inozemstvu je razvijen hibridni zeleni fluorescentni prah, koji se sastoji od Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+i Y2SIO5: TB3+, koji imaju izvrsnu učinkovitost luminescencije pri visokoj gustoći struje.
Tradicionalni rendgenski fluorescentni prah je kalcijev volfram. U 1970-im i 1980-ima razvijene su rijetke fosfore Zemlje za intenziviranje zaslona, poput terbij aktiviranog sumpornog oksida, terbij aktiviran bromin lanthanum oksid (za zeleni zasloni), terbij aktiviran sumpor i itd. Oksid, itd. U usporedbi s vremenom itd. 80%, poboljšati rezoluciju rendgenskih filmova, proširiti životni vijek rendgenskih cijevi i smanjiti potrošnju energije. Terbium se također koristi kao fluorescentni aktivator praha za ekrane za poboljšanje rendgenskih zraka, koji mogu uvelike poboljšati osjetljivost pretvorbe rendgenskih zraka u optičke slike, poboljšati jasnoću rendgenskih filmova i uvelike smanjiti dozu izloženosti rendgenskim zrakama ljudskom tijelu (za više od 50%).
Terbium se također koristi kao aktivator u bijeloj LED fosforu pobuđenom plavom svjetlošću za novu poluvodičku rasvjetu. Može se koristiti za proizvodnju terbijskih aluminijskih magneto optičkih kristalnih fosfora, koristeći diode plave svjetlosti kao izvore pobudne svjetlosti, a generirana fluorescencija pomiješana je s pobuđenom svjetlom da bi se stvorila čista bijela svjetlost.
Elektroluminescentni materijali izrađeni od terbija uglavnom uključuju zeleni fosfor cink sulfida s terbiju kao aktivator. Pod ultraljubičastom zračenjem, organski kompleksi terbija mogu emitirati jaku zelenu fluorescenciju i mogu se koristiti kao tanki filmski elektroluminiscentni materijali. Iako je postignut značajan napredak u proučavanju rijetkih organskih kompleksa elektroluminescentnih tankih filmova, još uvijek postoji određeni jaz od praktičnosti, a istraživanja o rijetkim organskim kompleksnim kompleksnim kompleksnim tankim filmovima i uređajima još uvijek su u dubini.
Karakteristike fluorescencije terbija također se koriste kao fluorescentne sonde. Na primjer, fluorescentna sonda ofloxacin terbij (TB3+) korištena je za proučavanje interakcije između složenog složenog i DNA (DNA) spektra fluorescentnog spektra i apsorpcijskog spektra, što ukazuje na to da je ovrstina grisnina i DNA, a ne vezanje sa DNA s DNA s DNA s DNA s dna TB3+sustav. Na temelju ove promjene, DNK se može utvrditi.
Za magneto optičke materijale
Materijali s Faradayevim efektom, poznatim i kao magneto-optički materijali, široko se koriste u laserima i drugim optičkim uređajima. Postoje dvije uobičajene vrste magneto optičkih materijala: magneto optički kristali i magneto optičko staklo. Među njima, magneto-optički kristali (poput ytrium željeznog granata i terbij gallica Garnet) imaju prednosti podesive radne frekvencije i visoke toplinske stabilnosti, ali su skupe i teško ih je izraditi. Pored toga, mnogi magneto-optički kristali s visokim kutom rotacije Faraday imaju visoku apsorpciju u rasponu kratkog vala, što ograničava njihovu upotrebu. U usporedbi s magneto optičkim kristalima, magneto optičko staklo ima prednost visoke propusnosti i lako se izrađuje u velike blokove ili vlakna. Trenutno su magneto-optičke čaše s visokim faradayevim efektom uglavnom rijetke dopirane naočale za zemaljsku ionu.
Koristi se za magneto optičke materijale za pohranu
Posljednjih godina, brzim razvojem multimedijske i uredske automatizacije, potražnja za novim magnetskim diskovima velikog kapaciteta raste. Za izradu magneto-optičkih diskova s amorfnim metalnim terbijskim prijelaznim metalima korišteni su za izradu magneto-optičkih diskova visokih performansi. Među njima, TBFECO legura tanki film ima najbolju izvedbu. Magneto-optički materijali na bazi terbija proizvedeni su u velikoj mjeri, a magneto-optički diskovi izrađeni od njih koriste se kao komponente za skladištenje računala, pri čemu je kapacitet skladištenja povećan za 10-15 puta. Imaju prednosti velikog kapaciteta i brzine brzog pristupa, a mogu se obrisati i obložiti desecima tisuća puta kada se koriste za optičke diskove visoke gustoće. Oni su važni materijali u tehnologiji elektroničke tehnologije za pohranu informacija. Najčešće korišteni magneto-optički materijal u vidljivim i blizu infracrvenim trakama je Terbium Galline Garnet (TGG) s jednim kristalom, koji je najbolji magneto-optički materijal za izradu faraday rotatora i izolatora.
Za magneto optičko staklo
Faraday Magneto optičko staklo ima dobru prozirnost i izotropiju u vidljivim i infracrvenim regijama, a može tvoriti različite složene oblike. Lako je proizvoditi proizvode velike veličine i može se uvući u optička vlakna. Stoga ima široke izglede za primjenu u magneto optičkim uređajima kao što su magneto optički izolatori, magneto optički modulatori i senzori optičke struje. Zbog svog velikog magnetskog trenutka i malog koeficijenta apsorpcije u vidljivom i infracrvenom rasponu, TB3+ioni su se obično koristili rijetkim zemaljskim ionima u magneto optičkim čašama.
Terbium disprozium feromagtotostriktivna legura
Krajem 20. stoljeća, s produbljivanjem znanstvene i tehnološke revolucije svjetske, nove rijetke Zemljine materijale brzo se pojavljuju. Godine 1984. Državno sveučilište Iowa u Sjedinjenim Državama, Ames Laboratorij za Sjedinjene Države Sjedinjenih Država i Centar za istraživanje površinskog oružja američke mornarice (glavno osoblje kasnije američke tehnološke kompanije za tehnologiju Edgea (et Rema) došlo je iz središta) zajedno razvilo novi rijetki pametni materijal, naime Terbium Dysprosium Iron Giant MagnetTrivettricttrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittrittritting MagnetTrive. Ovaj novi pametni materijal ima izvrsne karakteristike brzog pretvaranja električne energije u mehaničku energiju. Podvodni i elektro-akustični pretvarači izrađeni od ovog divovskog magnetostiktivnog materijala uspješno su konfigurirani u mornaričkoj opremi, zvučnicima za otkrivanje ulja, sustavima za kontrolu buke i vibracija, te istraživačkim sustavima za istraživanje i podzemnim komunikacijama. Stoga je, čim se rodio magnetostriktivni materijal Terbium Disprosium Iron Giant, privukao široku pažnju industrijaliziranih zemalja širom svijeta. Edge tehnologije u Sjedinjenim Državama počele su proizvoditi terbijski disprozij željezni div magnetostriktivni materijali 1989. godine i nazvale ih Terfenol D. Potom, Švedska, Japan, Rusija, Ujedinjeno Kraljevstvo i Australija također su razvile magnetostriktivne magnetostriktivne magnetostriktivne magnetriktivne terbij disprozij.
Iz povijesti razvoja ovog materijala u Sjedinjenim Državama, i izum materijala i njegove rane monopolističke primjene izravno su povezani s vojnom industrijom (poput mornarice). Iako kineski vojni i obrambeni odjeli postupno jačaju svoje razumijevanje ovog materijala. Međutim, nakon što se kineska sveobuhvatna nacionalna moć značajno povećala, zahtjevi za realizacijom vojne konkurentne strategije u 21. stoljeću i poboljšanje razine opreme zasigurno će biti vrlo hitni. Stoga će široka uporaba magnetostriktivnih materijala od strane magnetostriktivnih materijala od terbija disprozij od strane vojnih i nacionalnih odjela za obranu biti povijesna potreba.
Ukratko, mnoga izvrsna svojstva terbija čine ga nezamjenjivim članom mnogih funkcionalnih materijala i nezamjenjivim položajem u nekim područjima primjene. Međutim, zbog visoke cijene terbija, ljudi su proučavali kako izbjeći i minimizirati uporabu terbija kako bi smanjili troškove proizvodnje. Na primjer, rijetki magneto-optički materijali također bi trebali koristiti niskobudžetne disprozij željezne kobalt ili gadolinium terbium kobalt koliko je to moguće; Pokušajte smanjiti sadržaj terbija u zelenom fluorescentnom prahu koji se mora koristiti. Cijena je postala važan čimbenik koji ograničava široku upotrebu terbija. Ali mnogi funkcionalni materijali ne mogu bez njega, pa se moramo pridržavati principa „Korištenje dobrog čelika na oštrici“ i pokušati spremiti upotrebu Terbiuma što je više moguće.
Post Vrijeme: srpanj-05-2023