Terbiumtergolong dalam kategori beratnadir bumi, dengan kelimpahan yang rendah di kerak bumi pada hanya 1.1 ppm. Terbium oksida menyumbang kurang daripada 0.01% daripada jumlah nadir bumi. Walaupun dalam jenis ion yttrium yang tinggi, bijih bumi yang berat dengan kandungan terbium tertinggi, kandungan terbium hanya menyumbang 1.1-1.2% daripada jumlah bumi nadir, yang menunjukkan bahawa ia tergolong dalam kategori "mulia" unsur-unsur nadir bumi. Selama lebih dari 100 tahun sejak penemuan Terbium pada tahun 1843, kekurangan dan nilainya telah menghalang permohonan praktikalnya untuk masa yang lama. Hanya dalam 30 tahun yang lalu, Terbium telah menunjukkan bakatnya yang unik。
Menemui Sejarah
Ahli kimia Sweden Carl Gustaf Mosander menemui Terbium pada tahun 1843. Dia mendapati kekotorannya diYttrium (iii) oksidadanY2O3. Yttrium dinamakan sempena kampung Ytterby di Sweden. Sebelum kemunculan teknologi pertukaran ion, terbium tidak terpencil dalam bentuk murni.
Mosant terlebih dahulu membahagikan yttrium (iii) oksida menjadi tiga bahagian, semuanya dinamakan sempena bijih: yttrium (iii) oksida,Erbium (iii) oksida, dan terbium oksida. Terbium oksida pada asalnya terdiri daripada bahagian merah jambu, kerana elemen yang kini dikenali sebagai Erbium. "Erbium (III) oksida" (termasuk apa yang kita panggil terbium) pada asalnya adalah bahagian yang tidak berwarna dalam larutan. Oksida tidak larut elemen ini dianggap coklat.
Pekerja kemudian tidak dapat melihat "erbium (iii) oksida" yang tidak berwarna kecil, tetapi bahagian merah jambu yang larut tidak dapat diabaikan. Perdebatan mengenai kewujudan erbium (III) oksida telah timbul berulang kali. Dalam kekacauan, nama asalnya dibalikkan dan pertukaran nama terperangkap, jadi bahagian merah jambu akhirnya disebut sebagai penyelesaian yang mengandungi Erbium (dalam penyelesaiannya, ia berwarna merah jambu). Kini dipercayai bahawa pekerja yang menggunakan natrium bisulfat atau kalium sulfatCerium (IV) oksidaDaripada yttrium (iii) oksida dan secara tidak sengaja menjadikan terbium menjadi sedimen yang mengandungi cerium. Hanya kira -kira 1% daripada yttrium asal (III) oksida, yang kini dikenali sebagai "terbium", sudah cukup untuk lulus warna kekuningan kepada yttrium (III) oksida. Oleh itu, Terbium adalah komponen sekunder yang pada mulanya mengandunginya, dan ia dikawal oleh jiran terdekatnya, gadolinium dan disprosium.
Selepas itu, apabila unsur -unsur nadir bumi yang lain dipisahkan dari campuran ini, tanpa mengira perkadaran oksida, nama terbium dikekalkan sehingga akhirnya, oksida coklat terbium diperolehi dalam bentuk tulen. Penyelidik pada abad ke -19 tidak menggunakan teknologi pendarfluor ultraviolet untuk memerhatikan nodul kuning atau hijau terang (III), menjadikannya lebih mudah untuk terbium diiktiraf dalam campuran pepejal atau penyelesaian.
Konfigurasi elektron
Konfigurasi Elektron:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Konfigurasi elektron terbium adalah [XE] 6S24F9. Biasanya, hanya tiga elektron yang boleh dikeluarkan sebelum caj nuklear menjadi terlalu besar untuk diionisasi lebih lanjut, tetapi dalam hal terbium, terbium separuh yang diisi membolehkan elektron keempat untuk diionisasi lebih lanjut dengan kehadiran oksidan yang sangat kuat seperti gas fluorin.
Terbium adalah logam nadir bumi putih perak dengan kemuluran, ketangguhan, dan kelembutan yang boleh dipotong dengan pisau. Titik lebur 1360 ℃, titik mendidih 3123 ℃, ketumpatan 8229 4kg/m3. Berbanding dengan lanthanide awal, ia agak stabil di udara. Sebagai elemen kesembilan lanthanide, terbium adalah logam dengan elektrik yang kuat. Ia bertindak balas dengan air untuk membentuk hidrogen.
Secara semulajadi, terbium tidak pernah dijumpai sebagai elemen bebas, sedikit yang ada dalam pasir thorium dan gadolinite fosfokeria. Terbium wujud bersama dengan unsur -unsur nadir bumi yang lain di pasir monazit, dengan kandungan terbium 0.03% secara amnya. Sumber -sumber lain adalah bijih emas Xenotime dan hitam, kedua -duanya adalah campuran oksida dan mengandungi sehingga 1% terbium.
Permohonan
Penggunaan terbium kebanyakannya melibatkan bidang berteknologi tinggi, yang merupakan teknologi yang intensif dan pengetahuan projek canggih intensif, serta projek dengan manfaat ekonomi yang ketara, dengan prospek pembangunan yang menarik.
Bidang permohonan utama termasuk:
(1) digunakan dalam bentuk bumi nadir campuran. Sebagai contoh, ia digunakan sebagai baja kompaun nadir bumi dan bahan tambahan makanan untuk pertanian.
(2) Pengaktif untuk serbuk hijau dalam tiga serbuk pendarfluor utama. Bahan optoelektronik moden memerlukan penggunaan tiga warna asas fosfor, iaitu merah, hijau, dan biru, yang boleh digunakan untuk mensintesis pelbagai warna. Dan Terbium adalah komponen yang sangat diperlukan dalam banyak serbuk pendarfluor hijau berkualiti tinggi.
(3) digunakan sebagai bahan penyimpanan optik magneto. Filem-filem nipis aloi logam logam logam amorfus telah digunakan untuk mengeluarkan cakera magneto-optik berprestasi tinggi.
(4) Pembuatan kaca optik magneto. Faraday Rotatory Glass yang mengandungi terbium adalah bahan utama untuk pembuatan pemutar, isolator, dan peredaran dalam teknologi laser.
(5) Pembangunan dan perkembangan aloi ferromagnetostrictive dysprosium (Terfenol) telah membuka aplikasi baru untuk terbium.
Untuk pertanian dan penternakan
Rader Earth Terbium dapat meningkatkan kualiti tanaman dan meningkatkan kadar fotosintesis dalam julat kepekatan tertentu. Kompleks terbium mempunyai aktiviti biologi yang tinggi. Kompleks ternary terbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3 · 3H2O, mempunyai kesan antibakteria dan bakteria yang baik pada Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis dan Escherichia coli. Mereka mempunyai spektrum antibakteria yang luas. Kajian kompleks sedemikian menyediakan arah penyelidikan baru untuk ubat bakterisida moden.
Digunakan dalam bidang luminescence
Bahan optoelektronik moden memerlukan penggunaan tiga warna asas fosfor, iaitu merah, hijau, dan biru, yang boleh digunakan untuk mensintesis pelbagai warna. Dan Terbium adalah komponen yang sangat diperlukan dalam banyak serbuk pendarfluor hijau berkualiti tinggi. Sekiranya kelahiran serbuk pendarfluor TV warna naduh telah merangsang permintaan untuk yttrium dan europium, maka aplikasi dan perkembangan terbium telah dipromosikan oleh nadir bumi tiga serbuk pendarfluor hijau warna primer untuk lampu. Pada awal 1980-an, Philips mencipta lampu pendarfluor yang menjimatkan tenaga padat di dunia dan dengan cepat mempromosikannya di seluruh dunia. Ion Tb3+boleh memancarkan cahaya hijau dengan panjang gelombang 545nm, dan hampir semua fosfor hijau nadir menggunakan terbium sebagai pengaktif.
Fosfor hijau untuk tiub sinar katod TV warna (CRT) sentiasa didasarkan pada zink sulfida, yang murah dan cekap, tetapi serbuk terbium sentiasa digunakan sebagai fosfor hijau untuk TV warna unjuran, termasuk Y2Sio5 ∶ TB3+, Y3 (Al, Ga) Dengan pembangunan televisyen definisi tinggi skrin besar (HDTV), serbuk pendarfluor hijau berprestasi tinggi untuk CRT juga sedang dibangunkan. Sebagai contoh, serbuk pendarfluor hijau hibrid telah dibangunkan di luar negara, yang terdiri daripada Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+, dan Y2SIO5: TB3+, yang mempunyai kecekapan luminescence yang sangat baik pada ketumpatan semasa yang tinggi.
Serbuk pendarfluor sinar-X tradisional adalah kalsium tungstate. Pada tahun 1970-an dan 1980-an, fosfor nadir bumi untuk menguatkan skrin telah dibangunkan, seperti terbium lanthanum oksida yang diaktifkan, terbium, race-ringrium, race-ringrium, race-racean, race-ringrium, Penyinaran untuk pesakit sebanyak 80%, meningkatkan resolusi filem X-ray, memanjangkan jangka hayat tiub sinar-X, dan mengurangkan penggunaan tenaga. Terbium juga digunakan sebagai pengaktif serbuk pendarfluor untuk skrin peningkatan X-ray perubatan, yang dapat meningkatkan sensitiviti penukaran X-ray ke dalam imej optik, meningkatkan kejelasan filem X-ray, dan sangat mengurangkan dos pendedahan X-ray kepada tubuh manusia (oleh lebih daripada 50%).
Terbium juga digunakan sebagai pengaktif dalam fosfor LED putih yang teruja oleh cahaya biru untuk pencahayaan semikonduktor baru. Ia boleh digunakan untuk menghasilkan fosfor kristal optik aluminium magneto, menggunakan diod pemancar cahaya biru sebagai sumber cahaya pengujaan, dan pendarfluor yang dihasilkan dicampur dengan cahaya pengujaan untuk menghasilkan cahaya putih tulen.
Bahan elektroluminescent yang diperbuat daripada terbium terutamanya termasuk fosfor hijau zink sulfida dengan terbium sebagai pengaktif. Di bawah penyinaran ultraviolet, kompleks organik terbium boleh memancarkan pendarfluor hijau yang kuat dan boleh digunakan sebagai bahan elektroluminescent filem nipis. Walaupun kemajuan yang signifikan telah dibuat dalam kajian filem -filem nipis elektroluminescent organik nipis bumi, masih terdapat jurang tertentu dari kepraktisan, dan penyelidikan mengenai filem -filem dan peranti nipis kompleks organik nadir bumi masih mendalam.
Ciri -ciri pendarfluor terbium juga digunakan sebagai probe pendarfluor. Sebagai contoh, probe pendarfluor ofloxacin terbium (TB3+) digunakan untuk mengkaji interaksi antara kompleks dan dNA yang tidak dapat dibentuk oleh dno. Ofloxacin TB3+System. Berdasarkan perubahan ini, DNA boleh ditentukan.
Untuk bahan optik magneto
Bahan dengan kesan Faraday, yang juga dikenali sebagai bahan magneto-optik, digunakan secara meluas dalam laser dan peranti optik lain. Terdapat dua jenis bahan optik magneto yang biasa: kristal optik magneto dan kaca optik magneto. Antaranya, kristal magneto-optik (seperti garnet besi yttrium dan terbium gallium garnet) mempunyai kelebihan kekerapan operasi laras dan kestabilan terma yang tinggi, tetapi mereka mahal dan sukar untuk dikeluarkan. Di samping itu, banyak kristal magneto-optik dengan sudut putaran Faraday yang tinggi mempunyai penyerapan yang tinggi dalam julat gelombang pendek, yang mengehadkan penggunaannya. Berbanding dengan kristal optik magneto, kaca optik magneto mempunyai kelebihan transmisi yang tinggi dan mudah dibuat ke dalam blok besar atau serat. Pada masa ini, gelas magneto-optik dengan kesan Faraday yang tinggi adalah terutamanya gelas doped ion bumi.
Digunakan untuk bahan penyimpanan optik magneto
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, dengan perkembangan pesat multimedia dan automasi pejabat, permintaan untuk cakera magnet berkapasiti tinggi baru telah meningkat. Filem aloi logam logam logam amorfus telah digunakan untuk mengeluarkan cakera magneto-optik berprestasi tinggi. Antaranya, filem tipis aloi TBFECO mempunyai prestasi terbaik. Bahan-bahan magneto-optik berasaskan terbium telah dihasilkan secara besar-besaran, dan cakera magneto-optik yang dibuat daripada mereka digunakan sebagai komponen penyimpanan komputer, dengan kapasiti penyimpanan meningkat sebanyak 10-15 kali. Mereka mempunyai kelebihan kapasiti besar dan kelajuan akses yang cepat, dan boleh disapu dan bersalut puluhan ribu kali apabila digunakan untuk cakera optik berkepadatan tinggi. Mereka adalah bahan penting dalam teknologi penyimpanan maklumat elektronik. Bahan magneto-optik yang paling biasa digunakan dalam band-band yang kelihatan dan berdekatan adalah Terbium Gallium Garnet (TGG) kristal tunggal, yang merupakan bahan magneto-optik terbaik untuk membuat pemutar dan isolator Faraday.
Untuk kaca optik magneto
Faraday Magneto Optical Glass mempunyai ketelusan dan isotropi yang baik di kawasan yang kelihatan dan inframerah, dan boleh membentuk pelbagai bentuk kompleks. Ia mudah untuk menghasilkan produk bersaiz besar dan boleh ditarik ke dalam gentian optik. Oleh itu, ia mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam peranti optik magneto seperti isolator optik magneto, modulator optik magneto, dan sensor arus gentian optik. Oleh kerana momen magnetnya yang besar dan pekali penyerapan kecil dalam julat yang kelihatan dan inframerah, ion TB3+telah menjadi ion nadir bumi yang biasa digunakan dalam gelas optik magneto.
Aloi ferromagnetostrictive dysprosium terbium
Pada akhir abad ke -20, dengan mendalamkan revolusi saintifik dan teknologi dunia, bahan -bahan yang diterapkan di dunia baru muncul dengan cepat. Pada tahun 1984, Universiti Negeri Iowa Amerika Syarikat, Makmal Ames Jabatan Tenaga Amerika Syarikat dan Pusat Penyelidikan Senjata Surface Tentera Laut Amerika Syarikat (kakitangan utama Syarikat Teknologi Kelebihan Amerika yang ditubuhkan (ET) berasal dari pusat) bersama -sama membangunkan bahan pintar baru Rare Earth, ia Bahan pintar baru ini mempunyai ciri -ciri yang sangat baik dengan cepat menukar tenaga elektrik ke dalam tenaga mekanikal. Transduser bawah air dan elektro-akustik yang diperbuat daripada bahan magnetostrictive gergasi ini telah berjaya dikonfigurasi dalam peralatan tentera laut, penceramah pengesanan minyak, bunyi bising dan getaran, dan sistem komunikasi penjelajahan laut dan bawah tanah. Oleh itu, sebaik sahaja bahan magnetostrictive gergasi dysprosium dysprosium dilahirkan, ia mendapat perhatian yang meluas dari negara -negara perindustrian di seluruh dunia. Teknologi Edge di Amerika Syarikat mula menghasilkan bahan magnetostriktif gergasi dysprosium dysprosium pada tahun 1989 dan menamakan mereka Terfenol D. Seterusnya, Sweden, Jepun, Rusia, United Kingdom, dan Australia juga membangunkan bahan magnetostive besi dysprosium dysprosium.
Dari sejarah pembangunan bahan ini di Amerika Syarikat, kedua -dua ciptaan bahan dan aplikasi monopoli awalnya secara langsung berkaitan dengan industri ketenteraan (seperti Tentera Laut). Walaupun jabatan tentera dan pertahanan China secara beransur -ansur mengukuhkan pemahaman mereka tentang bahan ini. Walau bagaimanapun, selepas kuasa kebangsaan yang komprehensif China meningkat dengan ketara, keperluan untuk merealisasikan strategi persaingan ketenteraan pada abad ke -21 dan meningkatkan tahap peralatan pastinya akan sangat mendesak. Oleh itu, penggunaan bahan -bahan magnetostrictive raksasa yang meluas oleh jabatan -jabatan pertahanan tentera dan negara akan menjadi keperluan sejarah.
Ringkasnya, banyak ciri -ciri terbaik terbium menjadikannya ahli yang sangat diperlukan dari banyak bahan berfungsi dan kedudukan yang tidak dapat digantikan dalam beberapa bidang aplikasi. Walau bagaimanapun, disebabkan harga yang tinggi terbium, orang telah mengkaji cara untuk mengelakkan dan meminimumkan penggunaan terbium untuk mengurangkan kos pengeluaran. Sebagai contoh, bahan magneto-optik nadir bumi juga harus menggunakan kobalt besi dysprosium kos rendah atau gadolinium terbium kobalt sebanyak mungkin; Cuba untuk mengurangkan kandungan terbium dalam serbuk pendarfluor hijau yang mesti digunakan. Harga telah menjadi faktor penting yang menyekat penggunaan terbium yang meluas. Tetapi banyak bahan berfungsi tidak boleh dilakukan tanpa itu, jadi kita perlu mematuhi prinsip "menggunakan keluli yang baik pada bilah" dan cuba menyelamatkan penggunaan terbium sebanyak mungkin.
Masa Post: Jul-05-2023