Terbiumbehoort tot de categorie zware zeldzame aardes, met een lage overvloed in de aardkorst op slechts 1,1 ppm.Terbiumoxideis goed voor minder dan 0,01% van de totale zeldzame aardes. Zelfs in het hoge yttrium-iontype zware zeldzame aardeerts met het hoogste gehalte aan terbium, is het terbiumgehalte slechts goed voor 1,1-1,2% van het totaalzeldzame aarde, wat aangeeft dat het behoort tot de "nobele" categorie vanzeldzame aardeelementen. Al meer dan 100 jaar sinds de ontdekking van terbium in 1843, hebben de schaarste en de waarde de praktische toepassing ervan al lang voorkomen. Het is pas in de afgelopen 30 jaar datterbiumheeft zijn unieke talent getoond.
Geschiedenis ontdekken
De Zweedse chemicus Carl Gustaf Mosander ontdekte Terbium in 1843. Hij ontdekte zijn onzuiverheden inyttriumoxideEnY2O3. Yttriumis vernoemd naar het dorp Itby in Zweden. Vóór de opkomst van ionenuitwisselingstechnologie werd terbium niet geïsoleerd in zijn pure vorm.
Mossander werd voor het eerst verdeeldyttriumoxidein drie delen, allemaal vernoemd naar ertsen:yttriumoxide, erbiumoxide, Enterbiumoxide. Terbiumoxidewas oorspronkelijk samengesteld uit een roze deel, vanwege het element dat nu bekend staat alserbium. Erbiumoxide(inclusief wat we nu terbium noemen) was oorspronkelijk een kleurloos deel in de oplossing. Het onoplosbare oxide van dit element wordt als bruin beschouwd.
Latere werknemers vonden het moeilijk om kleine kleurloos te observeren 'erbiumoxide“, Maar het oplosbare roze deel kan niet worden genegeerd. Het debat over het bestaan vanerbiumoxideis herhaaldelijk naar voren gekomen. In de chaos werd de oorspronkelijke naam omgekeerd en was de uitwisseling van namen vastgelopen, dus het roze deel werd uiteindelijk genoemd als een oplossing die erbium bevatte (in de oplossing was het roze). Er wordt nu aangenomen dat werknemers die natriumdisulfide of kaliumsulfaat gebruiken om ceriumdioxide uit te verwijderenyttriumoxideonbedoeld draaiterbiumin cerium bevattende neerslag. Momenteel bekend als 'terbium', Slechts ongeveer 1% van het origineelyttriumoxideis aanwezig, maar dit is voldoende om een lichtgele kleur over te gevenyttriumoxide. Daarom,terbiumis een secundaire component die het aanvankelijk bevatte, en het wordt gecontroleerd door zijn directe buren,gadoliniumEndysprosium.
Nadien, wanneer anderezeldzame aardeElementen werden gescheiden van dit mengsel, ongeacht het aandeel van het oxide, de naam terbium werd behouden tot uiteindelijk het bruine oxide vanterbiumwerd verkregen in pure vorm. Onderzoekers in de 19e eeuw gebruikten geen ultraviolette fluorescentietechnologie om felgele of groene knobbeltjes (III) te observeren, waardoor het voor terbium gemakkelijker werd herkend in vaste mengsels of oplossingen.
Elektronenconfiguratie
Elektronische lay -out:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
De elektronische opstelling vanterbiumis [XE] 6S24F9. Normaal gesproken kunnen slechts drie elektronen worden verwijderd voordat de nucleaire lading te groot wordt om verder te worden geïoniseerd. In het geval vanterbium, de semi -gevuldeterbiumzorgt voor verdere ionisatie van het vierde elektron in aanwezigheid van een zeer sterk oxidatiemiddel zoals fluorgas.
Metaal
Terbiumis een zilveren wit zeldzame aardmetaal met ductiliteit, taaiheid en zachtheid die met een mes kan worden gesneden. Smeltpunt 1360 ℃, kookpunt 3123 ℃, dichtheid 8229 4kg/m3. In vergelijking met vroege lanthanide -elementen is het relatief stabiel in de lucht. Het negende element van lanthanide -elementen, terbium, is een zeer geladen metaal dat reageert met water om waterstofgas te vormen.
In de natuur,terbiumis nooit een vrij element gebleken, aanwezig in kleine hoeveelheden in fosfor cerium thorium zand en silicium beryllium yttriumerts.Terbiumnaast elkaar bestaan met andere zeldzame aardelementen in monazietzand, met een over het algemeen 0,03% terbiumgehalte. Andere bronnen omvatten yttriumfosfaat en zeldzaam aardgoud, beide zijn mengsels van oxiden die tot 1% terbium bevatten.
Sollicitatie
De toepassing vanterbiumomvat meestal hightech velden, die technologie-intensieve en kennisintensieve geavanceerde projecten zijn, evenals projecten met aanzienlijke economische voordelen, met aantrekkelijke ontwikkelingsperspectieven.
De belangrijkste toepassingsgebieden zijn onder meer:
(1) gebruikt in de vorm van gemengde zeldzame aardes. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt als een zeldzame aardverbindingsmeststoffen en voedingsadditief voor landbouw.
(2) Activator voor groen poeder in drie primaire fluorescerende poeders. Moderne opto -elektronische materialen vereisen het gebruik van drie basiskleuren van fosforen, namelijk rood, groen en blauw, die kunnen worden gebruikt om verschillende kleuren te synthetiseren. Enterbiumis een onmisbare component in veel hoogwaardige groene fluorescerende poeders.
(3) gebruikt als een optisch opslagmateriaal met magneto. Amorfe metaal terbiumovergang metaallegering dunne films zijn gebruikt om optische magneto-schijven in de prestaties te produceren.
(4) Optisch glas van de productie van magneto. Faraday roterend glas dat terbium bevat, is een belangrijk materiaal voor productierotators, isolatoren en circulatoren in lasertechnologie.
(5) De ontwikkeling en ontwikkeling van terbium dysprosium ferromagnetostrictieve legering (TERFENOL) heeft nieuwe toepassingen voor terbium geopend.
Voor landbouw en veeteelt
Zeldzame aardeterbiumKan de kwaliteit van gewassen verbeteren en de snelheid van fotosynthese binnen een bepaald concentratiebereik vergroten. De complexen van terbium hebben een hoge biologische activiteit en de ternaire complexen vanterbium, TB (ALA) 3Benim (Clo4) 3-3H2O, hebben goede antibacteriële en bactericide effecten op Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis en Escherichia coli, met antibacteriële eigenschappen met breed spectrum. De studie van deze complexen biedt een nieuwe onderzoeksrichting voor moderne bactericide geneesmiddelen.
Gebruikt op het gebied van luminescentie
Moderne opto -elektronische materialen vereisen het gebruik van drie basiskleuren van fosforen, namelijk rood, groen en blauw, die kunnen worden gebruikt om verschillende kleuren te synthetiseren. En terbium is een onmisbare component in veel hoogwaardige groene fluorescerende poeders. Als de geboorte van zeldzame aardkleur tv -rood fluorescerend poeder de vraag naar heeft gestimuleerdyttriumEneuropium, dan zijn de toepassing en ontwikkeling van terbium gepromoot door zeldzame aarde drie primaire kleuren groen fluorescent poeder voor lampen. In het begin van de jaren tachtig vond Philips 's werelds eerste compacte energiebesparende fluorescentielamp uit en promootte het snel wereldwijd. TB3+ionen kunnen groen licht uitstoten met een golflengte van 545 nm, en bijna alle zeldzame aardgroene fluorescerende poeders gebruikenterbium, als een activator.
Het groene fluorescentiepoeder dat wordt gebruikt voor kleurstraalbuizen (CRT's) van kleur tv -kathode is altijd voornamelijk gebaseerd op goedkoop en efficiënt zinksulfide, maar terbiumpoeder is altijd gebruikt als projectiekleur tv groen poeder, zoals Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+en LAOBR: TB3+. Met de ontwikkeling van high-definition televisie (HDTV) met een groot scherm worden ook krachtige groene fluorescerende poeders voor CRT's ontwikkeld. Er is bijvoorbeeld een hybride groen fluorescerend poeder ontwikkeld in het buitenland, bestaande uit Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+en Y2SIO5: TB3+, die een uitstekende luminescentie -efficiëntie hebben bij hoge stroomdichtheid.
Het traditionele röntgenfluorescentiepoeder is calcium wolfraam. In de jaren zeventig en tachtig werden zeldzame aardfluorescerende poeders voor sensibilisatieschermen ontwikkeld, zoalsterbium, geactiveerd lanthanumsulfideoxide, met terbium geactiveerd lanthanumbromideoxide (voor groene schermen) en met terbium geactiveerd yttriumsulfideoxide. Vergeleken met calcium tungstate kan zeldzame aardfluorescerend poeder de tijd van röntgenstraling voor patiënten met 80%verminderen, de resolutie van röntgenfilms verbeteren, de levensduur van röntgenbuizen verlengen en het energieverbruik verminderen. Terbium wordt ook gebruikt als een fluorescerende poederactivator voor medische röntgenverbeteringsschermen, die de gevoeligheid van röntgenconversie in optische beelden aanzienlijk kunnen verbeteren, de duidelijkheid van röntgenfilms kunnen verbeteren en de blootstellingsdosis van röntgenfoto's naar het menselijk lichaam sterk kunnen verminderen (met meer dan 50%).
Terbiumwordt ook gebruikt als een activator in de witte LED -fosfor opgewonden door blauw licht voor nieuwe halfgeleiderverlichting. Het kan worden gebruikt om terbiumaluminiummagneto optische kristalfosforen te produceren, met behulp van blauwe licht die diodes emitteert als excitatielichtbronnen, en de gegenereerde fluorescentie wordt gemengd met het excitatielicht om zuiver wit licht te produceren
De elektroluminescerende materialen gemaakt van terbium omvatten voornamelijk zinksulfide groen fluorescerend poeder metterbiumals de activator. Onder ultraviolette bestraling kunnen organische complexen van terbium sterke groene fluorescentie uitzenden en kunnen ze worden gebruikt als dunne filmelektroluminescente materialen. Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt tijdens de studie vanzeldzame aardeOrganische complexe elektroluminescerende dunne films, er is nog steeds een zekere kloof van de praktijk, en onderzoek naar zeldzame aarde organische complex elektroluminescerende dunne films en apparaten is nog steeds diepgaand.
De fluorescentiekarakteristieken van terbium worden ook gebruikt als fluorescentiesondes. De interactie tussen ofloxacine terbium (TB3+) complex en deoxyribonucleïnezuur (DNA) werd bestudeerd met behulp van fluorescentie en absorptiespectra, zoals de fluorescentie -sonde van OFLOXACIN terbium (TB3+). De resultaten toonden aan dat de OFLOXACIN TB3+-sonde een groefbinding kan vormen met DNA -moleculen en dat deoxyribonuclezuur de fluorescentie van het OFLOXACIN TB3+-systeem aanzienlijk kan verbeteren. Op basis van deze verandering kan deoxyribonucleïnezuur worden bepaald.
Voor optische materialen van magneto
Materialen met Faraday-effect, ook bekend als magneto-optische materialen, worden veel gebruikt in lasers en andere optische apparaten. Er zijn twee veel voorkomende soorten magneto -optische materialen: magneto optische kristallen en magneto optisch glas. Onder hen hebben magneto-optische kristallen (zoals yttrium ijzeren granaat en terbium gallium granaat) de voordelen van instelbare werkfrequentie en hoge thermische stabiliteit, maar ze zijn duur en moeilijk te produceren. Bovendien hebben veel magneto-optische kristallen met hoge Faraday-rotatiehoeken een hoge absorptie in het korte golfbereik, wat het gebruik ervan beperkt. In vergelijking met optische magneto -kristallen heeft magneto optisch glas het voordeel van een hoge transmissie en is het gemakkelijk om in grote blokken of vezels te worden gemaakt. Momenteel zijn magneto-optische glazen met een hoog Faraday-effect voornamelijk zeldzame aardion-ionenglazen.
Gebruikt voor optische opslagmaterialen met magneto
In de afgelopen jaren, met de snelle ontwikkeling van multimedia en kantoorautomatisering, is de vraag naar nieuwe magnetische schijven met hoge capaciteit toegenomen. Amorfe metaal terbiumovergang metaallegering dunne films zijn gebruikt om optische magneto-schijven in de prestaties te produceren. Onder hen heeft de TBFECO -legering dunne film de beste prestaties. Op terbium gebaseerde magneto-optische materialen zijn op grote schaal geproduceerd en magneto-optische schijven die daarvan zijn gemaakt, worden gebruikt als computeropslagcomponenten, met opslagcapaciteit met 10-15 keer toegenomen. Ze hebben de voordelen van grote capaciteit en snelle toegangsnelheid, en kunnen tienduizenden keren worden gewist en gecoat wanneer ze worden gebruikt voor optische schijven met hoge dichtheid. Het zijn belangrijke materialen in elektronische opslagtechnologie voor informatie. Het meest gebruikte magneto-optische materiaal in de zichtbare en nabij-infraroodbanden is terbium gallium granaat (TGG) enkel kristal, het beste magneto-optische materiaal voor het maken van Faraday-rotators en isolatoren.
Voor optisch glas met magneto
Optisch glas van Faraday Magneto heeft een goede transparantie en isotropie in de zichtbare en infraroodgebieden en kan verschillende complexe vormen vormen. Het is gemakkelijk om grote producten te produceren en kan worden getrokken in optische vezels. Daarom heeft het brede toepassingsperspectieven in optische magneto -apparaten zoals optische isolatoren van magneto, optische magneto -modulatoren en vezeloptische stroomsensoren. Vanwege het grote magnetische moment en de kleine absorptiecoëfficiënt in het zichtbare en infraroodbereik zijn TB3+-ionen algemeen gebruikte zeldzame aardionen in magneto -optische glazen.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictieve legering
Aan het einde van de 20e eeuw, met de voortdurende verdieping van de wereldtechnologische revolutie, kwamen er snel nieuwe zeldzame aardingstoepassingsmaterialen in opkomst. In 1984, Iowa State University, het Ames Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie en het US Navy Surface Weapons Research Center (waaruit het belangrijkste personeel van de later opgerichte Edge Technology Corporation (ET REMA) kwam) samengewerkt om een nieuw zeldzame aardse aardse aardmateriaal te ontwikkelen, namelijk Terbium dysprosium ferromagnetisch magnetostisch materiaal. Dit nieuwe intelligente materiaal heeft uitstekende kenmerken van het snel omzetten van elektrische energie in mechanische energie. De onderwater- en elektro-akoestische transducers gemaakt van dit gigantische magnetostrictieve materiaal zijn met succes geconfigureerd in marineapparatuur, luidsprekers van de oliebron, lawaai en trillingscontrolesystemen en oceaanonderzoek en ondergrondse communicatiesystemen. Daarom, zodra het terbium dysprosium ijzerreus magnetostrictief materiaal werd geboren, kreeg het wijdverbreide aandacht uit geïndustrialiseerde landen over de hele wereld. Edge -technologieën in de Verenigde Staten begonnen met het produceren van terbium dysprosium ijzerreus magnetostrictieve materialen in 1989 en noemden ze terfenol D. Vervolgens ontwikkelden Zweden, Japan, Rusland, het Verenigd Koninkrijk en Australië ook terbium dysprosium ijzerriemmagnetosticatief materiaal.
Uit de geschiedenis van de ontwikkeling van dit materiaal in de Verenigde Staten zijn zowel de uitvinding van het materiaal als de vroege monopolistische toepassingen direct gerelateerd aan de militaire industrie (zoals de marine). Hoewel de militaire en defensie -afdelingen van China hun begrip van dit materiaal geleidelijk versterken. Met de significante verbetering van de uitgebreide nationale kracht van China, zal de vraag naar het bereiken van een 21e -eeuwse militaire concurrentiestrategie en het verbeteren van apparatuurniveaus echter zeker zeer urgent zijn. Daarom zal het wijdverbreide gebruik van terbium dysprosium ijzerreus magnetostrictieve materialen door militaire en nationale defensieafdelingen een historische noodzaak zijn.
Kortom, de vele uitstekende eigenschappen vanterbiumMaak het een onmisbaar lid van vele functionele materialen en een onvervangbare positie in sommige toepassingsgebieden. Vanwege de hoge prijs van terbium hebben mensen echter bestudeerd hoe ze het gebruik van terbium kunnen vermijden en minimaliseren om de productiekosten te verlagen. Zeldzame aardmagnet-optische materialen moeten bijvoorbeeld ook goedkope gebruikendysprosiumijzerkobalt of gadolinium terbium kobalt zoveel mogelijk; Probeer het gehalte aan terbium in het groene fluorescerende poeder te verminderen dat moet worden gebruikt. Prijs is een belangrijke factor geworden die het wijdverbreide gebruik vanterbium. Maar veel functionele materialen kunnen niet zonder, dus we moeten ons houden aan het principe van "goed staal op het mes gebruiken" en proberen het gebruik van te reddenterbiumzoveel mogelijk.
Posttijd: oktober-25-2023