TerbiumPatří do kategorie těžkých vzácných zemí, s nízkou hojností v zemské kůře při pouhých 1,1 ppm.Oxid terbiumpředstavuje méně než 0,01% z celkových vzácných zemí. Dokonce i ve vysoké iontovém typu s vysokým obsahem yttrium typu s nejvyšším obsahem terbia představuje obsah terbia pouze 1,1-1,2% z celkového počtu celkovýchvzácná Země, což naznačuje, že patří do kategorie „Noble“vzácná Zeměprvky. Již více než 100 let od objevu terbia v roce 1843, jeho nedostatek a hodnota zabránily jeho praktické aplikaci po dlouhou dobu. Je to teprve za posledních 30 letterbiumukázal svůj jedinečný talent.
Objevování historie
Švédský chemik Carl Gustaf Mosander objevil terbium v roce 1843. Objevil jeho nečistotyoxid yttriumaY2O3. Yttriumje pojmenován po vesnici Itby ve Švédsku. Před vznikem technologie výměny iontu nebyl terbium izolován ve své čisté formě.
Mossander se poprvé rozděliloxid yttriumdo tří částí, všechny pojmenované po rudách:oxid yttrium, oxid erbia, aOxid terbium. Oxid terbiumbyl původně složen z růžové části, kvůli prvku nyní známému jakoErbium. Oxid erbia(včetně toho, co nyní nazýváme terbium) byla původně bezbarvá součást řešení. Nerozpustný oxid tohoto prvku je považován za hnědý.
Později pracovníci považovali za obtížné pozorovat nepatrný “oxid erbia", Ale rozpustná růžová část nelze ignorovat." Debata o existencioxid erbiase opakovaně objevil. V chaosu byl původní název obrácen a výměna jmen byla zaseknutá, takže růžová část byla nakonec zmíněna jako řešení obsahující erbium (v roztoku, byla růžová). Nyní se věří, že pracovníci, kteří používají disulfid sodný nebo síran draselný k odstranění oxidu cerickéhooxid yttriumneúmyslně se otočitterbiumdo ceru obsahující sraženiny. Aktuálně známý jako 'terbium', pouze asi 1% origináluoxid yttriumje přítomen, ale to stačí k přenosu světle žluté barvyoxid yttrium. Proto,terbiumje sekundární složka, která ji zpočátku obsahovala, a je ovládána jeho bezprostředními sousedy,GadoliniumaDysprosium.
Poté, kdykoli jinívzácná ZeměPrvky byly odděleny od této směsi, bez ohledu na podíl oxidu, název terbia byl zachován až konečně, hnědý oxid Oxiduterbiumbyl získán v čisté formě. Vědci v 19. století nepoužívali ultrafialovou fluorescenční technologii k pozorování jasně žlutých nebo zelených uzlů (III), což usnadňuje rozpoznávání terbia v pevných směsích nebo roztocích.
Elektronová konfigurace
Elektronické rozložení:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Elektronické uspořádáníterbiumje [xe] 6S24F9. Normálně mohou být odstraněny pouze tři elektrony, než se jaderný náboj stane příliš velkým na to, aby byl dále ionizován. V případě všakterbium, semifikovanéterbiumUmožňuje další ionizaci čtvrtého elektronu v přítomnosti velmi silného oxidantu, jako je fluorový plyn.
Kov
Terbiumje stříbrný bílý kov vzácných zemin s tažností, houževnatostí a měkkostí, které lze řezat nožem. Bod tání 1360 ℃, bod varu 3123 ℃, hustota 8229 4 kg/m3. Ve srovnání s časnými lanthanidovými prvky je ve vzduchu relativně stabilní. Devátý prvek lanthanidových prvků, terbium, je vysoce nabitý kov, který reaguje s vodou za vzniku vodíkového plynu.
V přírodě,terbiumnikdy nebylo zjištěno, že je volným prvkem, přítomen v malém množství ve fosforenském písku a křemíku berylium yttrium rudy.Terbiumkoexistence s dalšími prvky vzácné zeminy v monazitovém písku, s obsahem terbia 0,03%. Mezi další zdroje patří yttrium fosfát a zlato vzácné zeminy, které jsou směsi oxidů obsahujících až 1% terbium.
Aplikace
AplikaceterbiumVětšinou zahrnují špičkové pole, která jsou intenzivní technologií a intenzivní projekty náročné na znalosti, jakož i projekty s významnými ekonomickými přínosy, s atraktivními vyhlídkami na rozvoj.
Mezi hlavní oblasti aplikace patří:
(1) Používáno ve formě smíšených vzácných zemí. Například se používá jako složené hnojivo a přísady pro zemědělství pro zemědělství.
(2) Aktivátor zeleného prášku ve třech primárních fluorescenčních prášcích. Moderní optoelektronické materiály vyžadují použití tří základních barev fosforů, jmenovitě červené, zelené a modré, které lze použít k syntetizaci různých barev. Aterbiumje nepostradatelnou součástí mnoha vysoce kvalitních zelených zářivkových prášků.
(3) Používá se jako optický skladovací materiál magneto. K výrobě vysoce výkonných magneto optických disků se používají tenké filmy amorfní kovové terbium přechodné kovové slitiny.
(4) Výroba optického skla magneto. Faraday rotační sklo obsahující terbium je klíčovým materiálem pro výrobu rotátorů, izolátorů a cirkulátorů v laserové technologii.
(5) Vývoj a vývoj Terbium dysprosium feromagnetostrictive slitiny (Terfenol) otevřel nové aplikace pro terbium.
Pro zemědělství a chov zvířat
Vzácná Zeměterbiummůže zlepšit kvalitu plodin a zvýšit rychlost fotosyntézy v určitém rozsahu koncentrace. Komplexy terbia mají vysokou biologickou aktivitu a ternární komplexyterbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3-3H2O, mají dobré antibakteriální a baktericidní účinky na Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis a Escherichia coli, s širokospektrálními antibakteriálními vlastnostmi. Studie těchto komplexů poskytuje nový směr výzkumu pro moderní baktericidní léky.
Používá se v oblasti luminiscence
Moderní optoelektronické materiály vyžadují použití tří základních barev fosforů, jmenovitě červené, zelené a modré, které lze použít k syntetizaci různých barev. A terbium je nepostradatelnou součástí mnoha vysoce kvalitních zelených fluorescenčních prášků. Pokud narození červeného zářivkového prášku z narození vzácné země stimulovalo poptávkuyttriumaEuropium, pak byla aplikace a vývoj terbia podporována vzácným zemí tři primární barevné zelené fluorescenční prášek pro lampy. Na začátku 80. let vynalezl Philips první kompaktní fluorescenční lampu s úsporou energie na světě a rychle ji propagoval po celém světě. Ionty TB3+mohou emitovat zelené světlo s vlnovou délkou 545nm a téměř všechny zářivky ze zelených existenterbium, jako aktivátor.
Zelený fluorescenční prášek používaný pro trubky barevných televizních katodových paprsků (CRT) byl vždy založen hlavně na levném a efektivním sulfidu zinku, ale terbium prášek se vždy používal jako projekční barevný televizní prášek, jako je Y2sio5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5o12: TB3+a TB3: TB3+. S vývojem televize s vysokou obrazovkou (HDTV) se také vyvíjí vysoce výkonné zelené fluorescenční prášky pro CRT. Například v zahraničí byl vyvinut hybridní zelený fluorescenční prášek, sestávající z Y3 (AL, GA) 5o12: TB3+, LAOCL: TB3+a Y2SIO5: TB3+, které mají vynikající účinnost luminiscence při vysoké proudové hustotě.
Tradičním rentgenovým fluorescenčním práškem je wolfstant vápník. V 70. a 80. letech 20. století byly vyvinuty fluorescenční prášky pro senzibilizaci vzácných zeminterbium, aktivovaný oxid lanthanum sulfid, terbium aktivovaný oxid bromidu lanthanum (pro zelené obrazovky) a terbium aktivoval oxid sulfidu yttrium. Ve srovnání s wolfratem vápníkem může fluorescenční prášek vzácných zemin zkrátit dobu rentgenového ozáření u pacientů o 80%, zlepšit rozlišení rentgenových filmů, prodloužit životnost rentgenových trubek a snížit spotřebu energie. Terbium se také používá jako aktivátor fluorescenčního prášku pro lékařské rentgenové vylepšení obrazovky, které mohou výrazně zlepšit citlivost rentgenové přeměny na optické obrazy, zlepšit jasnost rentgenových filmů a výrazně snížit expoziční dávku rentgenového záření lidského těla (o více než 50%).
Terbiumse také používá jako aktivátor v bílém fosforu LED excitovaném modrým světlem pro nové polovodičové osvětlení. Může být použit k výrobě optických krystalových fosfových fosforů hliníku Terbium, pomocí diod zakládajícího modrého světla jako zdroje excitačního světla a generovaná fluorescence se mísí s excitačním světlem za vzniku čistého bílého světla
Elektroluminiscenční materiály vyrobené z terbia zahrnují hlavně zelený zářivkový zářivkový zářivterbiumjako aktivátor. Při ultrafialovém ozáření mohou organické komplexy terbia emitovat silnou zelenou fluorescenci a lze je použít jako tenké filmové elektroluminiscenční materiály. Ačkoli došlo k významnému pokroku ve studiivzácná ZeměOrganické komplexní elektroluminiscenční tenké filmy, stále existuje určitá mezera z praktičnosti a výzkum organických komplexních elektroluminiscenčních tenkých filmů a zařízení o organickém komplexu vzácných zemin je stále hlouběji.
Jako fluorescenční sondy se také používají fluorescenční charakteristiky terbia. Interakce mezi komplexem loxacinu (TB3+) a kyselinou deoxyribonukleová (DNA) byla studována pomocí fluorescence a absorpčních spekter, jako je fluorescenční sonda ofloxacin terbium (TB3+). Výsledky ukázaly, že sonda Ofloxacin TB3+může tvořit vazbu drážky s molekulami DNA a deoxyribonukleová kyselina může významně zvýšit fluorescenci systému Ofloxacin TB3+. Na základě této změny může být stanovena kyselina deoxyribonukleová.
Pro optické materiály Magneto
Materiály s Faradayským efektem, známé také jako magnetooptické materiály, se široce používají v laserech a jiných optických zařízeních. Existují dva běžné typy magneto optických materiálů: magneto optické krystaly a magneto optické sklo. Mezi nimi mají magnetooptické krystaly (jako je granát železa a granátu Terbium Gallium) výhody nastavitelné provozní frekvence a vysoké tepelné stability, ale jsou drahé a obtížně vyrobeny. Kromě toho mnoho magnetooptických krystalů s úhly vysokého Faraday má vysokou absorpci v rozsahu krátké vlny, což omezuje jejich použití. Ve srovnání s optickými krystaly magneto má magneto optické sklo výhodu vysoké propustnosti a je snadné je vyrobit na velké bloky nebo vlákna. V současné době jsou magnetooptické brýle s vysokým faradayským efektem hlavně brýle dotované ionty vzácných zemin.
Používá se pro magneto optické skladovací materiály
V posledních letech se s rychlým vývojem multimédií a kancelářské automatizace zvyšuje poptávka po nových vysokokapacitních magnetických discích. K výrobě vysoce výkonných magneto optických disků se používají tenké filmy amorfní kovové terbium přechodné kovové slitiny. Mezi nimi má ten tenký film TBFECO slitiny nejlepší výkon. Ve velkém měřítku byly vyrobeny magnetooptické materiály na bázi terbia a magnetooptické disky z nich se používají jako komponenty pro skladování počítače, s úložnou kapacitou zvýšenou 10-15krát. Mají výhody velké kapacity a rychlé rychlosti přístupu a mohou být vymazány a potažené desítky tisíckrát, pokud jsou použity pro optické disky s vysokou hustotou. Jsou to důležité materiály v technologii elektronického skladování informací. Nejčastěji používaným magnetooptickým materiálem ve viditelných a blízkých infračervených pásech je monokrystal garnet Terbium Gallium (TGG), který je nejlepším magnetooptickým materiálem pro výrobu faraday rotátorů a izolátorů.
Pro magneto optické sklo
Faraday Magneto Optical Glass má dobrou průhlednost a izotropii ve viditelných a infračervených oblastech a může tvořit různé komplexní tvary. Je snadné vyrábět velké produkty a lze je vtáhnout do optických vláken. Proto má široké vyhlídky na aplikace v optických zařízeních magneto, jako jsou magneto optické izolátory, optické modulátory magneto a senzory optických vláken. Vzhledem ke svému velkému magnetickému okamžiku a malému absorpčnímu koeficientu ve viditelném a infračerveném rozsahu se ionty TB3+staly běžně používány ionty vzácných zemin v magneto optických brýlích.
Terbium dysprosium ferromagnetoStrictive slitiny
Na konci 20. století, s neustálým prohlubováním světové technologické revoluce, se rychle objevily nové materiály pro aplikaci vzácných zemin. V roce 1984, Iowa State University, Ames Laboratory amerického ministerstva energetiky a výzkumné středisko Surface Surface Weapons v USA (ze kterého hlavní personál pozdějšího zavedeného Edge Technology Corporation (ET RAMA)) přišla na vývoj nového inteligentního materiálu vzácných zemin, jmedily terbium dysprosium fromagnetický magnetostriktivní materiál. Tento nový inteligentní materiál má vynikající vlastnosti rychlé přeměny elektrické energie na mechanickou energii. V námořní vybavení, reproduktorech detekce oleje, reproduktorů detekce oleje, kontrolních systémů šumu a vibrací a podzemních komunikačních systémech byly úspěšně nakonfigurovány podmořské a elektroakustické převodníky vyrobené z tohoto obřího magnetostrikčního materiálu. Jakmile se proto zrodil magnetostriktivní materiál železa terbium dysprosium, získal rozsáhlou pozornost od průmyslových zemí po celém světě. Edge Technologies ve Spojených státech začaly v roce 1989 vyrábět magnetostrikční materiály Terbium Dysprosium Iron Giant Giant a pojmenovali je Terfenol D. Následně švédsko, Japonsko, Rusko, Spojené království a Austrálie také vyvinuly magnetostrikční materiály Terbium dysprosium.
Z historie vývoje tohoto materiálu ve Spojených státech se vynález materiálu i jeho raných monopolistických aplikací přímo vztahují k vojenskému průmyslu (jako je námořnictvo). Přestože čínská vojenská a obranná oddělení postupně posilují jejich porozumění tomuto materiálu. S významným posílením komplexní národní síly Číny však bude poptávka po dosažení vojenské konkurenční strategie 21. století a zlepšení úrovně vybavení určitě velmi naléhavé. Therefore, the widespread use of terbium dysprosium iron giant magnetostrictive materials by military and national defense departments will be a historical necessity.
Stručně řečeno, mnoho vynikajících vlastnostíterbiumučinit z něj nepostradatelný člen mnoha funkčních materiálů a nenahraditelnou polohu v některých aplikačních polích. Vzhledem k vysoké ceně terbia však lidé studovali, jak se vyhnout a minimalizovat používání terbia, aby se snížily výrobní náklady. Například magnetooptické materiály vzácných zemin by měly také používat nízkonákladyDysprosium železocobalt nebo gadolinium terbium kobalt co nejvíce; Pokuste se snížit obsah terbia v zeleném fluorescenčním prášku, který musí být použit. Cena se stala důležitým faktorem, který omezuje rozsáhlé použitíterbium. Ale mnoho funkčních materiálů se bez něj nemůže obejít, takže musíme dodržovat princip „používání dobré oceli na čepeli“ a pokusit se zachránit použitíterbiumco nejvíce.
Čas příspěvku: říjen-25-2023