Trikpatrí do kategórie ťažkýchvzácne Zem, s nízkym množstvom v zemskej kôre iba 1,1 ppm. Oxid terbium predstavuje menej ako 0,01% celkových vzácnych zemín. Dokonca aj vo vysokom type ytrium iónovej rudy s najvyšším obsahom terbia s najvyšším obsahom terbium predstavuje iba 1,1-1,2% celkovej vzácnej Zeme, čo naznačuje, že patrí do „vznešenej“ kategórie prvkov vzácnych zemín. Už viac ako 100 rokov od objavenia terbia v roku 1843 jeho nedostatok a hodnota bránili jeho praktickému uplatňovaniu už dlho. Až za posledných 30 rokov Terbium preukázalo svoj jedinečný talent。
Objavovanie histórie
Švédsky chemik Carl Gustaf Mosander objavil terbium v roku 1843. Našiel svoje nečistoty vOxid ytrium (III)aY2O3. YTTRIum je pomenované po dedine Ytterby vo Švédsku. Pred objavením sa technológie výmeny iónov nebolo terbium izolované vo svojej čistej podobe.
Mosant najprv oxid YTTRIum (III) na tri časti, všetky pomenované po rudoch: oxid YTTRIum (III),Oxid erbium (iii)a oxid terbium. Oxid terbium bol pôvodne zložený z ružovej časti, a to prvkom známym ako Erbium. „Erbium (III) oxid“ (vrátane toho, čo teraz nazývame Terbium), bol pôvodne v podstate bezfarebná časť v roztoku. Nerozpustný oxid tohto prvku sa považuje za hnedý.
Neskôr pracovníci mohli ťažko pozorovať malý bezfarebný oxid „erbium (iii)“, ale rozpustnú ružovú časť sa nedalo ignorovať. Debaty o existencii oxidu Erbium (III) sa opakovane objavili. V chaose bol pôvodný názov zvrátený a výmena mien bola zaseknutá, takže ružová časť bola nakoniec uvedená ako riešenie obsahujúce Erbium (v roztoku bolo ružové). Teraz sa verí, že pracovníci, ktorí používajú bisulfát sodný alebo síran draselnýOxid cerium (IV)Z oxidu YTTRIum (III) a neúmyselne premení terbium na cerium obsahujúci sediment. Iba asi 1% pôvodného oxidu YTTRIum (III), dnes známeho ako „terbium“, stačí na to, aby prešlo žltkastej farbe oxidu YTTRIum (III). Preto je terbium sekundárnou zložkou, ktorá ho pôvodne obsahovala, a je kontrolovaná jej bezprostrednými susedmi, gadolíniami a dysprosiami.
Potom, keď sa od tejto zmesi oddelili iné prvky vzácnych zemín, bez ohľadu na podiel oxidu, názov terbia sa zachoval, až kým sa konečne oxid hnedého terbia získal v čistej forme. Vedci v 19. storočí nepoužívali ultrafialovú fluorescenčnú technológiu na pozorovanie jasne žltých alebo zelených uzlov (III), čo uľahčilo rozpoznávanie terbia v pevných zmesiach alebo roztokoch.
Konfigurácia elektrónov
Konfigurácia elektrónov:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Elektrónová konfigurácia terbia je [XE] 6S24F9. Za normálnych okolností je možné odstrániť iba tri elektróny skôr, ako sa jadrový náboj stane príliš veľkým na to, aby bol ďalší ionizovaný, ale v prípade terbia umožňuje poloplnené terbium ďalej ionizovať štvrtý elektrón v prítomnosti veľmi silných oxidantov, ako je napríklad fluórový plyn.
Terbium je strieborný biely kov vzácnych zemín s ťažnosťou, húževnatosťou a jemnosťou, ktorý je možné rezať nožom. Bod topenia 1360 ℃, bod varu 3123 ℃, hustota 8229 4 kg/m3. V porovnaní s skorom lantanidu je vo vzduchu relatívne stabilný. Ako deviaty prvok lantanidu je terbium kovom so silnou elektrinou. Reaguje s vodou za vzniku vodíka.
Terbium sa v prírode nikdy nezistilo, že je to voľný prvok, z ktorého malé množstvo existuje v pieskovom tórii fosfocerium a gadolíne. Terbium koexistuje s inými prvkami vzácnych zemín v monazite piesku, s všeobecne 0,03% obsahom terbia. Ďalšími zdrojmi sú xenotime a čierne zriedkavé zlaté rudy, ktoré sú zmesami oxidov a obsahujú až 1% terbia.
Aplikácia
Aplikácia terbia väčšinou zahŕňa špičkové oblasti, ktoré sú náročné na technológie a sú náročné na špičkové projekty náročné na technológie, ako aj projekty s významnými ekonomickými výhodami, s atraktívnymi vyhliadkami na rozvoj.
Medzi hlavné oblasti aplikácií patrí:
(1) využívané vo forme zmiešaných vzácnych zemín. Napríklad sa používa ako hnojivo zlúčeniny vzácnych zemín a prídavná prísada pre poľnohospodárstvo.
(2) Aktivátor zeleného prášku v troch primárnych fluorescenčných práškoch. Moderné optoelektronické materiály vyžadujú použitie troch základných farieb fosforov, konkrétne červenej, zelenej a modrej farby, ktoré sa dajú použiť na syntézu rôznych farieb. A Terbium je nevyhnutnou zložkou mnohých vysoko kvalitných zelených fluorescenčných práškov.
(3) Používa sa ako magneto optický skladovací materiál. Na výrobu vysoko výkonných magnetooptických diskov sa použili tenké filmy s amorfným kovom Terbium Terbium.
(4) Výroba optického skla Magneto. Faraday Rotačné sklo obsahujúce terbium je kľúčovým materiálom na výrobu rotátorov, izolátorov a obehových cikulátorov v laserovej technológii.
(5) Vývoj a vývoj terbium dysprosium feromagnetostrictívnej zliatiny (Terfenol) otvoril nové aplikácie pre terbium.
Pre poľnohospodárstvo a chov zvierat
Terbium Rare Earth môže zlepšiť kvalitu plodín a zvýšiť mieru fotosyntézy v určitom rozsahu koncentrácie. Komplexy terbium majú vysokú biologickú aktivitu. Ternárne komplexy terbia, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3 · 3H2O majú dobré antibakteriálne a baktericídne účinky na Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis a Escherichia coli. Majú široké antibakteriálne spektrum. Štúdium takýchto komplexov poskytuje nový smer výskumu pre moderné baktericídne lieky.
Používa sa v oblasti luminiscencie
Moderné optoelektronické materiály vyžadujú použitie troch základných farieb fosforov, konkrétne červenej, zelenej a modrej farby, ktoré sa dajú použiť na syntézu rôznych farieb. A Terbium je nevyhnutnou zložkou mnohých vysoko kvalitných zelených fluorescenčných práškov. Ak sa narodenie red fluorescenčného prášku Rare Earth Color TV stimulovalo dopyt po YTTRIum a Europium, potom aplikácia a vývoj terbia boli propagované vzácnymi zelenými fluorescenčnými práškami pri primárnej farbe pre žiarovky. Začiatkom osemdesiatych rokov spoločnosť Philips vynašiel prvú kompaktnú energetickú žiarovku na úsporu energie a globálne ju rýchlo propagoval. TB3+ióny môžu emitovať zelené svetlo s vlnovou dĺžkou 545 nm a takmer všetky zelené fosfory vzácnych zemín používajú terbium ako aktivátor.
Zelený fosfor pre katódovú trubicu Color TV (CRT) bol vždy založený na sulfide zinočnatého, ktorý je lacný a efektívny, ale prášok Terbium sa vždy používa ako zelený fosfor pre projekčné farebné TV, vrátane Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12 ∶ TB3+a LAOBR ∶ TB3+. S vývojom televízie s vysokým rozlíšením na veľkom obrazovke (HDTV) sa vyvíjajú aj vysokovýkonné zelené fluorescenčné prášky pre CRT. Napríklad hybridný zelený fluorescenčný prášok bol vyvinutý v zahraničí, ktorý pozostáva z Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+a Y2SIO5: TB3+, ktoré majú vynikajúcu účinnosť luminiscencie pri vysokej hustote prúdu.
Tradičným röntgenovým fluorescenčným práškom je vápnikový volček. V sedemdesiatych a 80. rokoch 20. storočia sa vyvinuli fosfory vzácnych zemín pre intenzívne obrazovky, ako je napríklad oxid sírny lentánový lentánový terbium, oxid bróm lantánu aktivovaný terbiami, terbium aktivovaná oxidom sumy (III) atď. V porovnaní s kalciumový O 80%vylepšite rozlíšenie röntgenových filmov, predĺžte životnosť röntgenových trubíc a znížte spotrebu energie. Terbium sa tiež používa ako fluorescenčný prášok aktivátor na lekárske röntgenové vylepšovacie obrazovky, ktoré môžu výrazne zlepšiť citlivosť röntgenovej konverzie na optické obrazy, zlepšiť jasnosť röntgenových filmov a výrazne znížiť dávku expozície röntgenového tela (o viac ako 50%).
Terbium sa tiež používa ako aktivátor v bielej LED fosforii excitovanej modrým svetlom pre nové polovodičové osvetlenie. Môže sa použiť na výrobu terbium hliníkového magnetického optického kryštalického fosforu, pričom ako zdroje excitačného svetla emitujúce modré svetlo a generovaná fluorescencia sa zmieša s excitačným svetlom, aby sa vytvorila čisté biele svetlo.
Elektroluminiscenčné materiály vyrobené z terbia zahŕňajú hlavne zinkovú zelenú fosforu s terbia ako aktivátor. Pri ultrafialovom ožarovaní môžu organické komplexy terbia emitovať silnú zelenú fluorescenciu a môžu sa použiť ako elektroluminiscenčné materiály tenkého filmu. Aj keď sa dosiahol významný pokrok v štúdiu elektroluminiscenčných tenkých filmov zriedkavých Zeme, stále existuje určitá medzera z praktickosti a výskum organického komplexu zriedkavých ekologických komplexov zriedkavých zemín je stále v hĺbke.
Fluorescenčné charakteristiky terbia sa tiež používajú ako fluorescenčné sondy. Napríklad fluorescenčná sonda ofloxacín terbia (TB3+) a DNA (DNA) komplex Systém TB3+. Na základe tejto zmeny je možné určiť DNA.
Pre magneto optické materiály
Materiály s faradayovým efektom, známe tiež ako magnetooptické materiály, sa široko používajú v laseroch a iných optických zariadeniach. Existujú dva bežné typy magneto optických materiálov: magneto optické kryštály a optické sklo magneto. Medzi nimi majú magneto-optické kryštály (ako je YTRIUM železný granát a terbium gallium granát) výhody nastaviteľnej prevádzkovej frekvencie a vysokej tepelnej stability, ale je to drahé a ťažko sa vyrábajú. Okrem toho veľa magnetooptických kryštálov s vysokým uhlom rotácie Faraday má vysokú absorpciu v rozsahu krátkych vĺn, čo obmedzuje ich použitie. V porovnaní s Magneto optickým kryštálom má optické optické sklo Magneto výhodu vysokej priepustnosti a ľahko sa dá vyrobiť do veľkých blokov alebo vlákien. V súčasnosti sú magnetoptické okuliare s vysokým faradayovým efektom hlavne okuliare dopované iónmi vzácnych zemín.
Používa sa na optické skladovacie materiály Magneto
V posledných rokoch, s rýchlym vývojom multimédií a automatizácie kancelárskych zariadení, sa zvyšuje dopyt po nových vysokokapacitných magnetických diskoch. Na výrobu vysoko výkonných magnetooptických diskov sa používajú filmy zliatiny amorfného kovového terbia. Medzi nimi má tenký film TBFeco Alloy tenký film. Magnetooptické materiály na báze terbium boli vyrobené vo veľkom meradle a magneto-optické disky z nich sa používajú ako komponenty skladovania počítača, pričom úložná kapacita sa zvýšila o 10-15 krát. Majú výhody veľkej kapacity a rýchlosti rýchleho prístupu a môžu byť utreté a potiahnuté desiatky tisíckrát, keď sa používajú pre optické disky s vysokou hustotou. Sú to dôležité materiály v elektronickej technológii ukladania informácií. Najčastejšie používaným magnetooptickým materiálom vo viditeľných a blízkych infračervených pásmach je monokryštál Terbium gallium (TGG), ktorý je najlepším magnetooptickým materiálom na výrobu rotátorov a izolátorov Faraday.
Pre magneto optické sklo
Optické optické sklo Faraday má dobrú priehľadnosť a izotropiu vo viditeľných a infračervených oblastiach a môže tvoriť rôzne zložité tvary. Je ľahké vyrábať veľké výrobky a dá sa vtiahnuť do optických vlákien. Preto má rozsiahle vyhliadky na aplikáciu v Magneto optických zariadeniach, ako sú Magneto optické izolátory, magneto optické modulátory a senzory vlákna z optického prúdu. Vďaka svojmu veľkému magnetickému momentu a malým absorpčným koeficientom vo viditeľnom a infračervenom rozsahu sa ióny TB3+bežne používajú ióny vzácnych zemín v magneto optických okuliaroch.
Terbium dysprosium feromagnetostriktívna zliatina
Na konci 20. storočia sa s prehĺbením svetovej vedeckej a technologickej revolúcie objavujú nové materiály aplikované z vzácnych zemín. V roku 1984, štátna univerzita v Iowe Spojené štáty americké, laboratórium Ames Ministerstva energetiky Spojených štátov Spojených štátov a výskumného centra pre povrchové zbrane v USA (hlavný personál neskoršej etablovanej spoločnosti American Edge Technology Company (ET REMa) pochádza z centra) spoločne vyvinutý nový inteligentný materiál vzácnych Zeme, konkrétne terbium dysprozium gigant magisterského magnetuStrictive Materials. Tento nový inteligentný materiál má vynikajúce vlastnosti rýchleho premeny elektrickej energie na mechanickú energiu. Podvodné a elektroakustické prevodníky vyrobené z tohto obrovského magnetostriktívneho materiálu boli úspešne nakonfigurované v námorných zariadeniach, reproduktoroch detekcie ropy, systémov riadenia hluku a vibrácií a prieskumných a podzemných komunikačných systémov. Akonáhle sa zrodil, že železný magnetostriktívny materiál Terbium dysprosium železa, získala rozsiahlu pozornosť od industrializovaných krajín po celom svete. Edge Technologies v Spojených štátoch začala v roku 1989 vyrábať terbium dysprosium železné magnetostriktívne materiály v roku 1989 a vymenovali ich Terfenol D. Následne švédsko, Japonsko, Rusko, Spojené kráľovstvo a Austrália tiež vyvinuli terbium dysprosium železné gigantné magnetostriktívne materiály.
Z histórie vývoja tohto materiálu v Spojených štátoch sú vynález materiálu a jeho rané monopolné aplikácie priamo spojené s vojenským priemyslom (napríklad Navy). Aj keď čínske vojenské a obranné oddelenia postupne posilňujú ich pochopenie tohto materiálu. Po tom, čo sa však komplexná národná moc Číny výrazne zvýšila, požiadavky na realizáciu vojenskej konkurenčnej stratégie v 21. storočí a zlepšenie úrovne vybavenia budú určite veľmi naliehavé. Preto bude historickou nevyhnutnosťou rozšírené využívanie terbium dysprosium železného magnetického magnetostriktívneho materiálu vojenskými a národnými obrannými oddeleniami.
Stručne povedané, mnohé vynikajúce vlastnosti terbia z neho robia nevyhnutný člen mnohých funkčných materiálov a nenahraditeľnú polohu v niektorých aplikačných poliach. Z dôvodu vysokej ceny terbia však ľudia študujú, ako sa vyhnúť a minimalizovať používanie terbia s cieľom znížiť výrobné náklady. Napríklad magnetooptické materiály vzácnej zeme by mali čo najviac používať lacný kobalt železa dysprosium alebo gadolinium terbium kobaltu; Pokúste sa znížiť obsah terbia v zelenom fluorescenčnom prášku, ktorý sa musí použiť. Cena sa stala dôležitým faktorom obmedzujúcim rozšírené používanie terbia. Mnoho funkčných materiálov sa však bez toho nedokáže obísť, takže musíme dodržiavať princíp „používania dobrej ocele na čepele“ a snažiť sa čo najviac ušetriť používanie terbium.
Čas príspevku: júl-05-2023