Terbiumkuulub raskete haruldaste muldmetallide kategooriasse, Maa koorikus on madal arvukus vaid 1,1 ppm.Terbiumoksiidmoodustab vähem kui 0,01% kogu haruldaste muldmetallidest. Isegi kõrge yttrium-ioonitüübi raske haruldase muldmetalli maagi korral, mille terbiumi sisaldus on kõrgeim, moodustab terbiumi sisaldus ainult 1,1–1,2% kogustharuldane muldkeha, mis näitab, et see kuulub kategooriasse “üllas”haruldane muldkehaelemendid. Üle 100 aasta jooksul pärast Terbiumi avastamist 1843. aastal on selle nappus ja väärtus takistanud selle praktilist rakendamist pikka aega. Ainult viimase 30 aasta jooksulterbiumon näidanud oma ainulaadset talenti.
Ajaloo avastamine
Rootsi keemik Carl Gustaf Mosander avastas Terbiumi 1843. aastal. Ta avastas selle lisandid aastalyttriumoksiidjaY2O3. Yttriumon nimetatud Rootsis Itby küla järgi. Enne ioonvahetuse tehnoloogia tekkimist ei olnud terbium puhtal kujul isoleeritud.
Mossander jagunes kõigepealtyttriumoksiidkolmeks osaks, kõik nimetatud maagide järgi:yttriumoksiid, erbiumoksiidjaterbiumoksiid. Terbiumoksiidkoostas algselt roosast osast, kuna element on nüüd tuntud kuierbium. Erbiumoksiid(sealhulgas see, mida me nüüd nimetame terbiumiks) oli algselt lahenduse värvitu osa. Selle elemendi lahustumatut oksiidi peetakse pruuniks.
Hilisematel töötajatel oli keeruline pisikesi värvitu jälgida ”erbiumoksiid“Kuid lahustuvat roosat osa ei saa eirata. Arutelu selle üle olemasolu üleerbiumoksiidon korduvalt tekkinud. Kaos oli algne nimi vastupidine ja nimede vahetamine takerdus, nii et roosat osa mainiti lõpuks kui Erbiumi sisaldavat lahendust (lahuses oli see roosa). Nüüd arvatakse, et töötajad, kes kasutavad naatriumsulfiidi või kaaliumsulfaati, et eemaldada tseeriumdioksiidyttriumoksiidtahtmatult pöördumaterbiumsademete sisaldavasse tseeriumi. Praegu tuntud kuiterbium', ainult umbes 1% originaalistyttriumoksiidon kohal, kuid sellest piisab helekollase värvi edastamiseksyttriumoksiid. Seetõttuterbiumon sekundaarne komponent, mis seda algselt sisaldas, ja seda kontrollivad selle lähinaabrid,gadoliiniumjadüsprosium.
Pärast seda, kui teineharuldane muldkehaElemendid eraldati sellest segust, sõltumata oksiidi osakaalustterbiumsaadi puhtal kujul. 19. sajandi teadlased ei kasutanud erekollaste või roheliste sõlmede (III) jälgimiseks ultraviolettkiirguse fluorestsentsitehnoloogiat, muutes terbiumi tuvastamise tahketes segudes või lahustes lihtsamaks.
Elektronide konfiguratsioon
Elektrooniline paigutus:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Elektrooniline paigutusterbiumon [xe] 6s24f9. Tavaliselt saab eemaldada ainult kolm elektroni, enne kui tuumalaeng muutub liiga suureks, et seda veelgi suurendada. Kuid juhulterbium, Semi täidetudterbiumvõimaldab neljanda elektroni edasist ioniseerimist väga tugeva oksüdeerija, näiteks fluorigaasi juuresolekul.
Metall
Terbiumon hõbevalge haruldane muldmetall, millel on elastsus, sitkus ja pehmus, mida saab noaga lõigata. Sulamispunkt 1360 ℃, keemispunkt 3123 ℃, tihedus 8229 4kg/m3. Võrreldes varajaste lantaniidi elementidega, on see õhus suhteliselt stabiilne. Lanthaniidielementide üheksas element, terbium, on kõrgelt laetud metall, mis reageerib veega vesiniku gaasi moodustamiseks.
Looduses,terbiumPole kunagi leitud, et see on vaba element, mis on väikestes kogustes fosforiumi tooriumliiv ja räni berüllium yttrium maagi.TerbiumKoondatakse koos teiste haruldaste muldmetallide elementidega Monazite liivaga, üldiselt 0,03% terbiumi sisaldusega. Muud allikad hõlmavad yttriumfosfaat ja haruldaste muldmetallide kuld, mis mõlemad on kuni 1% terbiumi sisaldavate oksiidide segud.
Rakendus
RakendamineterbiumEnamasti hõlmab kõrgtehnoloogilisi valdkondi, mis on tehnoloogia intensiivsed ja teadmiste intensiivsed tipptasemel projektid, aga ka oluliste majanduslike eelistega projektid, millel on atraktiivsed arenguväljavaated.
Peamised rakendusalad hõlmavad järgmist:
(1) kasutatakse segatud haruldaste muldmetallide kujul. Näiteks kasutatakse seda haruldaste muldmetallide ühendväetisena ja põllumajanduse sööda lisandina.
(2) Rohelise pulbri aktivaator kolmes primaarses fluorestsentspulbris. Kaasaegsed optoelektroonilised materjalid nõuavad kolme fosfori, nimelt punase, rohelise ja sinise kasutamist, mida saab kasutada erinevate värvide sünteesimiseks. Jaterbiumon hädavajalik komponent paljudes kvaliteetsetes rohelistes fluorestsentspulbrites.
(3) kasutatakse magneto optilise salvestusmaterjalina. Suure jõudlusega magneto optiliste ketaste valmistamiseks on kasutatud amorfseid metalli terbium-siirde metallisulami õhukesi kileid.
(4) Magneto optilise klaasi tootmine. Terbiumit sisaldav Faraday pöörlev klaas on peamine materjal rotaatorite, isolaatori ja ringlejate tootmiseks lasertehnoloogias.
(5) Terbiumi düsprosium ferromagnetostriktiivse sulami (terfenool) väljatöötamine ja arendamine on avanud uusi rakendusi terbiumi jaoks.
Põllumajanduse ja loomakasvatuse jaoks
Haruldane muldkehaterbiumsaab parandada põllukultuuride kvaliteeti ja suurendada fotosünteesi kiirust teatud kontsentratsioonivahemikus. Terbiumi kompleksidel on kõrge bioloogiline aktiivsus ja kolmekomponentsed kompleksidterbium, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3-3H2O, on hea antibakteriaalne ja bakteritsiidne toime Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ja Escherichia coliga, millel on laia toimespektriga antibakteriaalsed omadused. Nende komplekside uurimine pakub tänapäevaste bakteritsiidsete ravimite jaoks uut uurimissuunda.
Kasutatakse luminestsentsi valdkonnas
Kaasaegsed optoelektroonilised materjalid nõuavad kolme fosfori, nimelt punase, rohelise ja sinise kasutamist, mida saab kasutada erinevate värvide sünteesimiseks. Ja terbium on hädavajalik komponent paljudes kvaliteetsetes roheliste fluorestsentspulbrites. Kui haruldase mure muretasemel televiisor punane fluorestsentspulber on ergutanud nõudlustyttriumjaeuroopium, siis on terbiumi rakendamist ja arengut soodustanud haruldaste muldmetallide kolm primaarvärvi rohelise fluorestsentspulbri abil lampidele. 1980ndate alguses leiutas Philips maailma esimese kompaktse energiasäästliku fluorestsentslampi ja propageeris seda kiiresti kogu maailmas. TB3+ioonid võivad eraldada rohelist tule lainepikkusega 545nm ja peaaegu kogu haruldaste muldmetallide rohelised fluorestsentspulbrid kasutavadterbium, aktivaatorina.
Värviliste telesaadete katoodkiiretorude (CRT) jaoks kasutatav roheline fluorestsentspulber on alati põhinenud peamiselt odavatel ja tõhusatel tsingisulfiidil, kuid terbiumipulbrit on alati kasutatud projektsioonina Color TV rohelise pulbrina, näiteks Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+ja LaoBR: TB3+. Suure ekraaniga kõrglahutusega televisiooni (HDTV) väljatöötamisega töötatakse välja ka CRT-de suure jõudlusega rohelise fluorestsentspulbrid. Näiteks on välismaal välja töötatud hübriidroheline fluorestsentspulber, mis koosneb Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LaoCL: TB3+ja Y2SIO5: TB3+, millel on suurepärane luminestsentsi efektiivsus kõrge voolutiheduse korral.
Traditsiooniline röntgenikiirgusfluorestsentspulber on kaltsiumvärv. 1970ndatel ja 1980ndatel töötati välja haruldaste muldmetallide fluorestsentspulbrid sensibiliseerimise ekraanide jaoks, näiteksterbium, aktiveeritud lantaansulfiidioksiid, terbiumi aktiveeritud lantaan bromiidoksiid (roheliste ekraanide jaoks) ja terbiumi aktiveeritud ytrium sulfiidioksiid. Võrreldes kaltsiumhunnitaatiga võib haruldaste muinasjutuliste fluorestsentspulber vähendada patsientide röntgenikiirguse aega 80%, parandada röntgenkilede eraldusvõimet, pikendada röntgenitorude eluiga ja vähendada energiatarbimist. Terbiumit kasutatakse ka fluorestsentspulbri aktivaatorina meditsiiniliste röntgenikiirguse suurendamise ekraanide jaoks, mis võib oluliselt parandada röntgenikiirguse muundamise tundlikkust optilisteks piltideks, parandada röntgenikiliks selgust ja vähendada suuresti röntgenkiirte kokkupuuteannust inimkehale (rohkem kui 50%).
Terbiumkasutatakse uue pooljuhtide valgustuse jaoks ka sinise valguse ergastatud valge LED -fosforina aktivaatorina. Seda saab kasutada terbiumi alumiiniummagneto optiliste kristallfosforite tootmiseks, kasutades ergutamisvalgustina sinist valgust kiirgavaid dioode, ja genereeritud fluorestsents segatakse ergastusvalgusega, et saada puhast valget valgust
Terbiumist valmistatud elektroluminestsentsmaterjalid hõlmavad peamiselt tsinksulfiidi rohelist fluorestsentspulbritterbiumaktivaatorina. Ultraviolettkiirguse kiiritamise korral võivad terbiumi orgaanilised kompleksid eraldada tugevat rohelist fluorestsentsi ja neid saab kasutada õhukese kilega elektroluminestsentsmaterjalidena. Kuigi uurimisel on tehtud olulisi edusammeharuldane muldkehaOrgaanilised komplekssed elektroluminestseeruvad õhukesed kiled, praktilisusest on endiselt teatav lõhe ning haruldaste muldmetallide orgaaniliste komplekside elektroluminestsentsitud õhukeste kilede ja seadmete uurimine on endiselt põhjalik.
Terbiumi fluorestsentsomadusi kasutatakse ka fluorestsentsondidena. Ofloksatsiini terbiumi (TB3+) kompleksi ja deoksüribonukleiinhappe (DNA) interaktsiooni uuriti fluorestsentsi ja neeldumisspektrite abil, näiteks ofloksatsiini terbiumi (TB3+) fluorestsentsondi abil. Tulemused näitasid, et ofloksatsiini TB3+sond võib moodustada soone seondumise DNA molekulidega ja desoksüribonukleiinhape võib märkimisväärselt suurendada ofloksatsiini TB3+süsteemi fluorestsentsi. Selle muutuse põhjal saab kindlaks määrata desoksüribonukleiinhappe.
Magneto optiliste materjalide jaoks
Faraday efektiga materjale, mida tuntakse ka kui magneto-optilisi materjale, kasutatakse laialdaselt laserites ja muudes optilistes seadmetes. Magneto optilisi materjale on kahte tüüpi: magneto optilised kristallid ja magneto optiline klaas. Nende hulgas on magneto-optilistel kristallidel (näiteks yttrium raua granaat ja terbium gallium granaat) reguleeritava töösageduse ja kõrge termilise stabiilsuse eelised, kuid need on kallid ja seda on keeruline valmistada. Lisaks on paljudel kõrge faraday pöörlemisnurgaga magneto-optilistel kristallidel kõrge imendumine lühikese laine vahemikus, mis piirab nende kasutamist. Võrreldes magneto optiliste kristallidega on magneto optilise klaasi eeliseks kõrge läbilaskvus ja seda on lihtne teha suurteks plokkideks või kiududeks. Praegu on kõrge faraday efektiga magneto-optilised klaasid peamiselt haruldaste ioonide legeeritud klaasid.
Kasutatakse magneto optiliste ladustamismaterjalide jaoks
Viimastel aastatel, multimeedium- ja kontoriautomaatika kiire arenguga, on kasvanud nõudlus uute suure võimsusega magnetiliste ketaste järele. Suure jõudlusega magneto optiliste ketaste valmistamiseks on kasutatud amorfseid metalli terbium-siirde metallisulami õhukesi kileid. Nende hulgas on TBFECO Allay Thin Filmil parim esinemine. Terbiumipõhiseid magneto-optilisi materjale on toodetud suures mahus ja nendest valmistatud magneto-optilisi plaate kasutatakse arvutisalvestuskomponentidena, salvestusmaht suureneb 10-15 korda. Neil on suure mahutavuse ja kiire juurdepääsu kiiruse eelised ning neid saab suure tihedusega optiliste ketaste jaoks kümneid tuhandeid kordi pühkida. Need on olulised materjalid elektroonilise teabe ladustamise tehnoloogias. Kõige sagedamini kasutatav magneto-optiline materjal nähtavates ja infrapuna ribades on terbium gallium granaat (TGG) ühekristall, mis on parim magneto-optiline materjal Faraday rotaatorite ja isolaatori valmistamiseks.
Magneto optilise klaasi jaoks
Faraday magneto optilise klaasi on hea läbipaistvus ja isotroopia nähtavates ja infrapunapiirkondades ning see võib moodustada mitmesuguseid keerulisi kujusid. Suuremahulisi tooteid on lihtne toota ja seda saab tõmmata optilisteks kiududeks. Seetõttu on sellel laialdased rakenduse väljavaated magneto optilistes seadmetes, nagu magneto optilised isolaatorid, magneto optilised modulaatorid ja kiudoptilised voolu andurid. Suure magnetilise momendi ja väikese neeldumisteguri tõttu nähtavas ja infrapunavahemikus on TB3+ioonid muutunud magneto optiliste klaasides tavaliselt haruldaste muldmetallide ioonide kasutamiseks.
Terbiumi düsprosium ferromagnetostriktiivne sulam
20. sajandi lõpus tekkis kiiresti maailma tehnoloogilise revolutsiooni pideva süvenemisega uued haruldaste muldmetallide rakendusmaterjalid kiiresti. 1984. aastal tegid Iowa Riikliku Ülikool, AMESi USA energeetikaosakonna labor ja USA mereväe pinnarelvade uurimiskeskus (kust tulid hilisema Edge Technology Corporationi (ET Rema) peamised töötajad) koostööd uue haruldase maakera intelligentse materjali väljatöötamiseks, nimelt terbium düsprosium ferromagnetilise magnetostriveeriva materjali väljatöötamiseks. Sellel uuel intelligentsel materjalil on suurepärased omadused elektrienergia kiireks muundamiseks mehaaniliseks energiaks. Sellest hiiglaslikust magnetostriktiivsest materjalist valmistatud veealused ja elektroakustilised muundurid on edukalt konfigureeritud mereväeseadmetes, naftakaevude tuvastamise kõlarites, müra- ja vibratsioonikontrollisüsteemides ning ookeanide uurimisel ja maa-aluste sidesüsteemides. Seetõttu, niipea kui Terbiumi düsprosiumi rauahiiglane magnetostriktiivne materjal sündis, pälvis see laialt levinud tähelepanu tööstusriikidelt kogu maailmas. Ameerika Ühendriikide Edge Technologies hakkasid 1989. aastal tootma terbiumi düsprosiumi hiiglaslikke magnetostriktiivseid materjale ja nimetasid neid Terfenol D. hiljem arendasid Rootsi, Jaapani, Venemaa, Ühendkuningriigi ja Austraalia välja ka terbiumi düsprosium -rauast hiiglaslikud magnetostriktiivsed materjalid.
Selle materjali arengu ajaloost Ameerika Ühendriikides on nii materjali leiutamine kui ka selle varased monopolistlikud rakendused otseselt seotud sõjaväelise tööstuse (näiteks merevägi). Kuigi Hiina sõjaväe- ja kaitseosakonnad tugevdavad järk -järgult oma arusaamist sellest materjalist. Hiina põhjaliku riikliku tugevuse märkimisväärse parandamise korral on 21. sajandi sõjalise konkurentsistrateegia saavutamise ja seadmete taseme parandamise nõudmine kindlasti väga kiireloomuline. Seetõttu on ajalooline vajadus terbiumi düsprosiumi rauast hiiglaslike magnetostriktiivsete materjalide laialdane kasutamine.
Lühidalt öeldesterbiumMuutke see paljude funktsionaalsete materjalide asendamatuks liikmeks ja mõnes rakendusväljas asendamatu positsioon. Terbiumi kõrge hinna tõttu on inimesed uurinud, kuidas vältida ja minimeerida terbiumi kasutamist tootmiskulude vähendamiseks. Näiteks peaksid haruldaste muldmetallide magneto-optilised materjalid kasutama ka odavatdüsprosiumraudKoobalt või Gadoliinium terbiumkoobalt nii palju kui võimalik; Proovige vähendada terbiumi sisaldust rohelises fluorestsentspulbris, mida tuleb kasutada. Hind on muutunud oluliseks teguriks, mis piirab laialdast kasutamistterbium. Kuid ilma selleta ei saa palju funktsionaalseid materjale teha, seetõttu peame järgima põhimõtet, mille abil kasutatakse terast hea terast ja proovima säästaterbiumnii palju kui võimalik.
Postiaeg: 25. oktoober2023