Terbijpripada kategoriji težkihredke zemelj, z majhno številčnostjo v Zemljini skorji pri samo 1,1 ppm. Terbijev oksid predstavlja manj kot 0,01% celotnih redkih zemlja. Tudi pri visoki ionski močni redki zemeljski rudi z najvišjo vsebnostjo terbija vsebnost terbija predstavlja le 1,1-1,2% celotne redke Zemlje, kar kaže na to, da spada v kategorijo "plemenitih" redkih zemeljskih elementov. Že več kot 100 let od odkritja terbija leta 1843 njegovo pomanjkanje in vrednost že dolgo preprečujeta njegovo praktično uporabo. Šele v zadnjih 30 letih je Terbium pokazal svoj edinstven talent。
Odkrivanje zgodovine
Švedski kemik Carl Gustaf Mosander je leta 1843 odkril terbij. Našel je svoje nečistočeYttrium (iii) oksidinY2O3. Yttrium je poimenovan po vasi Ytterby na Švedskem. Pred pojavom tehnologije ionske izmenjave terbium ni bil izoliran v svoji čisti obliki.
Mosant je najprej razdelil yttrium (iii) oksid na tri dele, vsi poimenovani po rudah: yttrium (iii) oksid,Erbium (iii) oksidin terbijev oksid. Terbijev oksid je bil prvotno sestavljen iz roza dela, zaradi elementa, ki je zdaj znan kot Erbium. "Erbium (iii) oksid" (vključno s tistim, ki ga zdaj imenujemo Terbium) je bil prvotno brezbarven del v raztopini. Netopni oksid tega elementa velja za rjav.
Kasneje delavci težko opazujejo majhen brezbarven "erbijev (iii) oksid", vendar topnega roza dela ni bilo mogoče prezreti. Razprave o obstoju erbijevega (III) oksida so se pojavile večkrat. V kaosu je bilo prvotno ime obrnjeno in izmenjava imen se je zataknila, zato je bil roza del na koncu omenjen kot rešitev, ki vsebuje Erbium (v raztopini je bil roza). Zdaj se verjame, da delavci, ki uporabljajo natrijev bisulfat ali kalijev sulfatCerium (iv) oksidiz yttrium (iii) oksida in nenamerno pretvori terbij v usedlin, ki vsebuje cerium. Le približno 1% originalnega yttrijevega (III) oksida, ki je danes znan kot "terbij", je dovolj za prenos rumenkaste barve na ytrium (iii) oksid. Zato je terbij sekundarna komponenta, ki jo je sprva vsebovala, nadzirajo pa ga neposredni sosedje, Gadolinium in disprozija.
Potem, kadar so bili drugi redki zemeljski elementi ločeni od te mešanice, ne glede na delež oksida, smo ime terbija zadržali, dokler končno ni bil v čisti obliki dobil rjavi oksid terbija. Raziskovalci v 19. stoletju niso uporabili ultravijolične fluorescenčne tehnologije za opazovanje svetlo rumenih ali zelenih vozličev (III), kar je olajšalo prepoznavanje terbija v trdnih mešanicah ali raztopinah.
Konfiguracija elektronov
Konfiguracija elektronov:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Elektronska konfiguracija terbija je [XE] 6S24F9. Običajno lahko odstranimo le tri elektrone, preden jedrski naboj postane prevelik, da bi ga lahko še dodatno ionizirali, toda v primeru terbija polbit Terbium omogoča, da se četrti elektron dodatno ionizira v prisotnosti zelo močnih oksidantov, kot je fluori.
Terbium je srebrno belo redko zemeljsko kovino z duktilnostjo, žilavostjo in mehkobo, ki jo je mogoče razrezati z nožem. Tališče 1360 ℃, vrelišča 3123 ℃, gostota 8229 4kg/m3. V primerjavi z zgodnjim lantanidom je v zraku razmeroma stabilen. Kot deveti element lantanida je Terbium kovina z močno elektriko. Reagira z vodo, da tvori vodik.
V naravi ni bilo ugotovljeno, da je Terbium prost element, katerega majhna količina obstaja v fosfocerijevem peskom in gadolinitu. Terbium soobstaja z drugimi redkimi zemeljskimi elementi v monazitnem peskom, na splošno 0,03% vsebnosti terbija. Drugi viri so ksenotime in črne redke zlate rude, obe sta mešanici oksidov in vsebujejo do 1% terbija.
Aplikacija
Uporaba terbija večinoma vključuje visokotehnološka polja, ki so tehnološko intenzivna in znanja intenzivna vrhunska projekta, pa tudi projekte s pomembnimi gospodarskimi koristmi, s privlačnimi razvojnimi perspektivami.
Glavna področja uporabe vključujejo:
(1) Uporablja se v obliki mešanih redkih zemlje. Na primer, uporablja se kot redko zemeljsko spojinsko gnojilo in aditiv za krmo za kmetijstvo.
(2) Aktivator za zeleni prah v treh primarnih fluorescentnih prahu. Sodobni optoelektronski materiali zahtevajo uporabo treh osnovnih barv fosforjev, in sicer rdečih, zelenih in modrih, ki jih je mogoče uporabiti za sintezo različnih barv. In terbij je nepogrešljiv sestavni del v številnih kakovostnih zelenih fluorescentnih praškov.
(3), ki se uporablja kot magnetni optični material za shranjevanje. Za izdelavo visokozmogljivih magneto-optičnih diskov so bili uporabljeni amorfni kovinski terbium prehodni zlitini.
(4) Izdelava magnetnega optičnega stekla. Faraday Rotatoring Steklo, ki vsebuje terbij, je ključni material za izdelavo rotatorjev, izolatorjev in krožkov v laserski tehnologiji.
(5) Razvoj in razvoj terbijevega disprosium feromagnetrictive zlitine (terfenol) je odprl nove aplikacije za terbij.
Za kmetijstvo in živali
Redki zemeljski terbij lahko izboljša kakovost pridelkov in poveča hitrost fotosinteze v določenem območju koncentracije. Terbijevi kompleksi imajo visoko biološko aktivnost. Ternarni kompleksi terbija, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3 · 3H2O imajo dobre antibakterijske in baktericidne učinke na Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis in Escherichia coli. Imajo širok antibakterijski spekter. Študija takšnih kompleksov zagotavlja novo raziskovalno smer za sodobna baktericidna zdravila.
Uporablja se na področju luminescence
Sodobni optoelektronski materiali zahtevajo uporabo treh osnovnih barv fosforjev, in sicer rdečih, zelenih in modrih, ki jih je mogoče uporabiti za sintezo različnih barv. In terbij je nepogrešljiv sestavni del v številnih kakovostnih zelenih fluorescentnih praškov. Če je rojstvo redke zemeljske barvne televizije rdeči fluorescenčni prah spodbudil povpraševanje po ytriju in evropju, potem je uporaba in razvoj terbija spodbujala redko zemljo tri primarne barvne zelene fluorescentne prah za svetilke. V zgodnjih osemdesetih letih je Philips izumil prvo kompaktno kompaktno energijsko fluorescentno svetilko na svetu in jo hitro spodbujal po vsem svetu. TB3+ioni lahko oddajajo zeleno svetlobo z valovno dolžino 545 nm, skoraj vsi redki zemeljski zeleni fosforji pa kot aktivator uporabljajo terbij.
Zeleni fosfor za barvno televizijsko katodno cev (CRT) je vedno temeljil na cinkovem sulfidu, ki je poceni in učinkovit, vendar je bil terbijev prah vedno uporabljen kot zeleni fosfor za projekcijsko barvno televizijo, vključno z Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12 ∶ TB3+in LABR ∶ TB3 in LAB3. Z razvojem televizije na veliki zasloni (HDTV) se razvijajo tudi visokozmogljivi zeleni fluorescenčni praški za CRT. Na primer, v tujini je bil razvit hibridni zeleni fluorescenčni prah, sestavljen iz Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+in Y2SIO5: TB3+, ki imajo odlično učinkovitost svetilnosti pri visoki gostoti toka.
Tradicionalni rentgenski fluorescenčni prah je kalcijev volfrast. V sedemdesetih in osemdesetih letih so bili razviti redki zemeljski fosforji za intenzivne zaslone, kot so terbij aktivirani sulfur lanthanum oksid, aktivirani brominski oksid, aktivirani s terbijem (za zelene zaslone), aktivirani s terbijem, ki se aktivira s TERMUM, ki se ponaša s konfžajem, ki je ležal, itd. Obsevanje za bolnike za 80%, izboljšanje ločljivosti rentgenskih filmov, podaljšanje življenjske dobe rentgenskih cevi in zmanjšanje porabe energije. Terbij se uporablja tudi kot fluorescenčni aktivator praška za medicinske zaslone za izboljšanje rentgenskih žarkov, ki lahko močno izboljša občutljivost rentgenske pretvorbe v optične slike, izboljša jasnost rentgenskih filmov in močno zmanjša odmerek izpostavljenosti rentgenskim žarkom človeškemu telesu (za več kot 50%).
Terbium se uporablja tudi kot aktivator v belem LED fosforju, ki ga vzbuja modra svetloba za novo polprevodniško razsvetljavo. Uporablja se lahko za proizvodnjo optičnih kristalnih fosforjev magneta iz aluminija z magnetom z uporabo modre svetlobe kot vzbujevalne svetlobne vire, ustvarjena fluorescenca pa mešamo z vzbujevalno svetlobo, da nastane čista bela svetloba.
Elektroluminiscenčni materiali iz terbija vključujejo predvsem cinkov sulfidni zeleni fosfor s terbijem kot aktivatorjem. Pod ultravijoličnim obsevanjem lahko organski kompleksi terbija oddajajo močno zeleno fluorescenco in se lahko uporabljajo kot tanki film elektroluminiscentni materiali. Čeprav je bil pri preučevanju redkih zemeljskih organskih kompleksnih elektroluminiscentnih tankih filmov dosežen pomemben napredek, je še vedno nekaj vrzeli iz praktičnosti, raziskave o redkih zemeljskih organskih kompleksnih elektroluminiscentnih tankih filmih in napravah pa so še vedno v globini.
Fluorescenčne značilnosti terbija se uporabljajo tudi kot fluorescenčne sonde. For example, Ofloxacin terbium (Tb3+) fluorescence probe was used to study the interaction between Ofloxacin terbium (Tb3+) complex and DNA (DNA) by fluorescence spectrum and absorption spectrum, indicating that Ofloxacin Tb3+probe can form a groove binding with DNA molecules, and DNA can significantly enhance the fluorescence of Ofloxacin TB3+sistem. Na podlagi te spremembe je mogoče določiti DNK.
Za magneto optične materiale
Materiali z Faradayjevim učinkom, znani tudi kot magneto-optični materiali, se pogosto uporabljajo v laserjih in drugih optičnih napravah. Obstajata dve pogosti vrsti magnetnih optičnih materialov: magnetni optični kristali in magneto optično steklo. Med njimi imajo magneto-optični kristali (na primer železov granat Yttrium in terbijev galij) prednosti nastavljive delovne frekvence in visoke toplotne stabilnosti, vendar so drage in težko izdelovati. Poleg tega imajo številni magneto-optični kristali z visokim kotom vrtenja Faraday visoko absorpcijo v območju kratkega valov, kar omejuje njihovo uporabo. V primerjavi z magnetnimi optičnimi kristali ima magneto optično steklo prednost z visoko prepustnostjo in ga je enostavno izdelati v velike bloke ali vlakna. Trenutno so magneto-optična očala z visokim faradayjevim učinkom večinoma redki zemeljski ionski dopirani očali.
Uporablja se za magneto optične shranjevanje
V zadnjih letih se s hitrim razvojem multimedijske in pisarniške avtomatizacije povečuje povpraševanje po novih magnetnih diskih z visoko zmogljivostjo. Amorfni kovinski filmi o tranzicijskih kovinskih zlitinah so bili uporabljeni za izdelavo visokozmogljivih magneto-optičnih diskov. Med njimi ima TBFeco Alloy Thin Film najboljšo predstavo. Magneto-optični materiali na osnovi terbija so bili proizvedeni v velikem obsegu, magneto-optični diski, izdelani iz njih, pa se uporabljajo kot računalniške komponente shranjevanja, s pomnilniško zmogljivostjo pa za 10-15-krat. Imajo prednosti velike zmogljivosti in hitrosti dostopa do hitrega dostopa in jih je mogoče obrisati in prevleči več deset tisočkrat, ko se uporablja za optične diske z visoko gostoto. So pomembni materiali v elektronski tehnologiji za shranjevanje informacij. Najpogosteje uporabljen magneto-optični material v vidnem in skoraj infrardečem pasu je enojni kristal Terbium Gallium Garnet (TGG), ki je najboljši magneto-optični material za izdelavo rotatorjev in izolatorjev Faraday.
Za magneto optično steklo
Optično steklo Faraday Magneto ima dobro preglednost in izotropijo v vidnih in infrardečih regijah ter lahko tvori različne zapletene oblike. Izdelava je enostavno izdelati izdelke z velikimi velikosti in jih je mogoče vleči v optična vlakna. Zato ima široke možnosti uporabe v magnetnih optičnih napravah, kot so magnetni optični izolatorji, magnetni optični modulatorji in optični senzorji iz vlaken. Zaradi velikega magnetnega trenutka in majhnega absorpcijskega koeficienta v vidnem in infrardečem območju so TB3+ioni v magnetnih optičnih očalih pogosto uporabljeni redki zemeljski ioni.
Terbium disprosium feromagnetostrictivna zlitina
Konec 20. stoletja se s poglabljanjem svetovne znanstvene in tehnološke revolucije hitro pojavljajo novi redki materiali, ki se uporabljajo na Zemlji. Leta 1984 je državna univerza Iowa v Združenih državah Amerike, laboratorij AMES Združenega ministrstva za energijo Združenih držav Amerike in ameriški center za raziskovanje površinskih orožij (glavno osebje poznejšega uveljavljenega ameriškega podjetja Edge Technology Company (ET REMA), skupaj razvil nov redki zemeljski pametni material, načrt terbium disprosium disprosium disprosium Iron Giant Magenet. Ta novi pametni material ima odlične značilnosti hitrega pretvorbe električne energije v mehansko energijo. Podvodni in elektroakustični pretvorniki tega velikanskega magnetostriktivnega materiala so bili uspešno konfigurirani v mornariški opremi, zvočniki za odkrivanje vrtin, sistemi za nadzor hrupa in vibracij ter sistemi za raziskovanje oceana ter podzemne komunikacijske sisteme. Tako je takoj, ko se je rodil magnetostriktivni material terbijevega disprozija, prejel široko pozornost iz industrializiranih držav po vsem svetu. Edge Technologies v Združenih državah Amerike so leta 1989 začele proizvajati terbium disprosium železno magnetostriktivno materiale in jih poimenovati Terfenol D. Nato so Švedska, Japonska, Rusija, Združeno kraljestvo in Avstralija razvili tudi terbium disprosium orjaški magnostriktivni materiali.
Iz zgodovine razvoja tega gradiva v Združenih državah Amerike sta tako izum gradiva kot njene zgodnje monopolne aplikacije neposredno povezana z vojaško industrijo (kot je mornarica). Čeprav kitajski vojaški in obrambni oddelki postopoma krepijo svoje razumevanje tega gradiva. Ko pa se bo celovita nacionalna moč Kitajske znatno povečala, bodo zahteve za uresničevanje vojaške konkurenčne strategije v 21. stoletju in izboljšanje ravni opreme zagotovo zelo nujne. Zato bo zgodovinska nuja široko razširjena uporaba terbijevega disprozija železovega magnetostriktivnega materiala s strani vojaških in nacionalnih obrambnih oddelkov.
Skratka, številne odlične lastnosti terbija so nepogrešljivi član številnih funkcionalnih materialov in nenadomestljiv položaj v nekaterih aplikacijskih poljih. Toda zaradi visoke cene terbija so ljudje preučevali, kako se izogniti in zmanjšati uporabo terbija, da bi zmanjšali proizvodne stroške. Na primer, redki zemeljski magneto-optični materiali bi morali čim bolj uporabljati tudi nizkocenovno disprozijsko kobalt ali gadolinij terbijev kobalt; Poskusite zmanjšati vsebnost terbija v zelenem fluorescenčnem prahu, ki ga je treba uporabiti. Cena je postala pomemben dejavnik, ki omejuje široko uporabo terbija. Toda mnogi funkcionalni materiali ne morejo brez tega, zato se moramo držati načela "Uporaba dobrega jekla na rezilu" in poskusiti čim bolj shraniti uporabo terbija.
Čas objave: julij-05-2023