Terbiumgehört zur Kategorie der schweren schwerenSeltene Erdenmit einer geringen Häufigkeit in der Erdkruste bei nur 1,1 ppm. Terbiumoxid macht weniger als 0,01% der gesamten Seltenen erden aus. Selbst im hohen Yttrium-Ionen-Typ Heavy Seltenerderz mit dem höchsten Terbiumgehalt macht der Terbiumgehalt nur 1,1-1,2% der gesamten Seltenenerde aus, was darauf hinweist, dass es zur Kategorie „Noble“ der Kategorie Seltenerdelemente gehört. Seit über 100 Jahren seit der Entdeckung von Terbium im Jahr 1843 haben seine Knappheit und sein Wert seine praktische Anwendung seit langem verhindert. Erst in den letzten 30 Jahren hat Terbium sein einzigartiges Talent gezeigt。
Geschichte entdecken
Der schwedische Chemiker Carl Gustaf Mosander entdeckte 1843 Terbium. Er fand seine Verunreinigungen inYttrium (III) OxidUndY2o3. Yttrium ist nach dem Dorf Ytterby in Schweden benannt. Vor der Entstehung der Ionenaustausch -Technologie wurde Terbium in seiner reinen Form nicht isoliert.
Mosant hat zuerst Yttrium (III) Oxid in drei Teile geteilt, die alle nach Erzen benannt sind: Yttrium (III) Oxid,Erbium (III) Oxidund Terbiumoxid. Terbiumoxid bestand ursprünglich aus einem rosa Teil, da das als Erbium nun bekannte Element. „Erbium (III) Oxid“ (einschließlich dessen, was wir jetzt Terbium nennen) war ursprünglich der im Wesentlichen farblose Teil der Lösung. Das unlösliche Oxid dieses Elements wird als braun angesehen.
Spätere Arbeiter konnten kaum das winzige farblose „Erbium (III) Oxid“ beobachten, aber das lösliche rosa Teil konnte nicht ignoriert werden. Debatten über die Existenz von Erbium (III) Oxid sind wiederholt entstanden. Im Chaos wurde der ursprüngliche Name umgekehrt und der Austausch der Namen steckte fest, so dass der rosa Teil schließlich als eine Lösung erwähnt wurde, die Erbium enthielt (in der Lösung war es rosa). Es wird jetzt angenommen, dass Arbeiter, die Natrium -Bisulfat oder Kaliumsulfat verwendenCerium (iv) Oxidaus Yttrium (iii) oxid und ungewollt Terbium in ein Cerium enthält. Nur etwa 1% des ursprünglichen Yttriums (III) -Oxids, jetzt als „Terbium“ bezeichnet, reicht aus, um eine gelbliche Farbe an Yttrium (III) Oxid zu übergeben. Daher ist Terbium eine sekundäre Komponente, die es ursprünglich enthielt, und wird von seinen unmittelbaren Nachbarn Gadolinium und Dyprosium kontrolliert.
Danach, wenn andere Seltenerdelemente von dieser Mischung getrennt wurden, unabhängig vom Anteil des Oxids, wurde der Name des Terbiums zurückgehalten, bis schließlich das Braunoxid des Terbiums in reiner Form erhalten wurde. Forscher im 19. Jahrhundert verwendeten keine ultraviolette Fluoreszenztechnologie, um hellgelbe oder grüne Knötchen (III) zu beobachten, was es für Terbium erleichterte, in festen Gemischen oder Lösungen zu erkennen.
Elektronenkonfiguration
Elektronenkonfiguration:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Die Elektronenkonfiguration von Terbium beträgt [XE] 6S24F9. Normalerweise können nur drei Elektronen entfernt werden, bevor die Kernladung zu groß wird, um weiter ionisiert zu werden, aber im Fall von Terbium kann das halbgefüllte Terbium das vierte Elektron in Gegenwart sehr starker Oxidationsmittel wie Fluorgas weiter ionisiert werden.
Terbium ist ein silbernes weißes Seltener -Erdmetall mit Duktilität, Zähigkeit und Weichheit, die mit einem Messer geschnitten werden kann. Schmelzpunkt 1360 ℃, Siedepunkt 3123 ℃, Dichte 8229 4 kg/m3. Im Vergleich zum frühen Lanthanid ist es in der Luft relativ stabil. Als neuntes Element von Lanthanid ist Terbium ein Metall mit starker Strom. Es reagiert mit Wasser, um Wasserstoff zu bilden.
In der Natur hat sich Terbium noch nie als freies Element befunden, von dem eine kleine Menge in Phosphocerium -Thoriumsand und Gadolinit vorhanden ist. Terbium koexistiert mit anderen seltenen Erdelementen im Monazitsand mit einem allgemein 0,03% Terbiumgehalt. Andere Quellen sind Xenotime und schwarze seltene Golderze, die beide Oxide Gemische sind und bis zu 1% Terbium enthalten.
Anwendung
Die Anwendung von Terbium umfasst hauptsächlich High-Tech-Felder, die technologisch intensive und wissensintensive modernste Projekte sowie Projekte mit erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen mit attraktiven Entwicklungsaussichten sind.
Die Hauptantragsbereiche umfassen:
(1) verwendet in Form von gemischten Seltenen Erden. Zum Beispiel wird es als Dünger mit Seltenerd und Futtermittel für die Landwirtschaft verwendet.
(2) Aktivator für grünes Pulver in drei primären fluoreszierenden Pulver. Moderne optoelektronische Materialien erfordern die Verwendung von drei Grundfarben von Phosphoren, nämlich rot, grün und blau, mit denen verschiedene Farben synthetisiert werden können. Und Terbium ist eine unverzichtbare Komponente in vielen hochwertigen grün fluoreszierenden Pulver.
(3) als magneto optisches Lagermaterial verwendet. Amorphe Metall-Terbium-Übergangsmetalllegierungdünnfilme wurden zur Herstellung von Hochleistungs-Magneto-optischen Scheiben verwendet.
(4) Herstellung magnetischer optisches Glas. Faraday Rotatory Glass, das Terbium enthält, ist ein Schlüsselmaterial für die Herstellung von Rotatoren, Isolatoren und Kreislauf in der Lasertechnologie.
(5) Die Entwicklung und Entwicklung der Terbium -Dyprosium -Ferromagnetostrictive -Legierung (Terfenol) hat neue Anwendungen für Terbium eröffnet.
Für Landwirtschaft und Tierhaltung
Das Seltenerd -Terbium kann die Qualität der Pflanzen verbessern und die Photosyntheserate innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereichs erhöhen. Terbiumkomplexe haben eine hohe biologische Aktivität. Ternäre Komplexe von Terbium, TB (ALA) 3Benim (Clo4) 3 · 3H2O haben gute antibakterielle und bakterizide Wirkungen auf Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis und Escherichia coli. Sie haben ein breites antibakterielles Spektrum. Die Untersuchung solcher Komplexe bietet eine neue Forschungsrichtung für moderne bakterizide Medikamente.
Verwendet im Bereich der Lumineszenz
Moderne optoelektronische Materialien erfordern die Verwendung von drei Grundfarben von Phosphoren, nämlich rot, grün und blau, mit denen verschiedene Farben synthetisiert werden können. Und Terbium ist eine unverzichtbare Komponente in vielen hochwertigen grün fluoreszierenden Pulver. Wenn die Geburt von Seltener erdfarbener farbiger Fernseher rotes Fluoreszenzpulver die Nachfrage nach Yttrium und Europium stimuliert hat, wurde die Anwendung und Entwicklung von Terbium durch seltene Erde drei primäre Farbe grünes Fluoreszenzpulver für Lampen gefördert. In den frühen 1980er Jahren erfand Philips die weltweit erste kompakte energiesparende fluoreszierende Lampe und förderte sie schnell weltweit. TB3+-Ionen können grünes Licht mit einer Wellenlänge von 545 nm emittieren, und fast alle seltenen erdgrünen Phosphoren verwenden Terbium als Aktivator.
Der grüne Phosphor für Color TV Cathode Ray Tube (CRT) basiert schon immer auf Zinksulfid, das billig und effizient ist, aber das Terbiumpulver wurde immer als grüner Phosphor für Projektionsfarben -TV verwendet, einschließlich Y2sio5 ∶ Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+und Laobr ∶ TB3+. Mit der Entwicklung eines hochauflösenden Fernsehsenders (HDTV) werden ebenfalls Hochleistungsgrüne fluoreszierende Pulver für CRTs entwickelt. Beispielsweise wurde im Ausland ein hybrides grünes Fluoreszenzpulver entwickelt, das aus Y3 (Al, Ga) 5O12: TB3+, Laocl: TB3+und Y2SIO5: TB3+besteht, die bei hoher Stromdichte eine hervorragende Lumineszenz -Effizienz aufweisen.
Das herkömmliche Röntgenfluoreszenzpulver ist Calcium-Wolkenstaat. In den 1970er und 1980er Jahren wurden Seltene erdphosphor zur Verstärkung von Screenwänden entwickelt, wie z. Verbessern Sie die Auflösung von Röntgenfilmen, verlängern Sie die Lebensdauer von Röntgenröhren und verringern Sie den Energieverbrauch. Terbium wird auch als Fluoreszenzpulveraktivator für medizinische Röntgenverstärkungsbildschirme verwendet, die die Empfindlichkeit der Röntgenumwandlung in optische Bilder erheblich verbessern, die Klarheit von Röntgenfilmen verbessern und die Expositionsdosis von Röntgenstrahlen für den menschlichen Körper erheblich reduzieren können (um mehr als 50%).
Terbium wird auch als Aktivator im weißen LED -Phosphor verwendet, der durch blaues Licht für neue Halbleiterbeleuchtung angeregt wird. Es kann verwendet werden, um aptische Kristallphosphoren von Terbium -Aluminium zu produzieren, wobei Blaulicht -Emissionsdioden als Anregungslichtquellen verwendet werden, und die erzeugte Fluoreszenz wird mit dem Anregungslicht gemischt, um reines weißes Licht zu erzeugen.
Die elektrolumineszierenden Materialien aus Terbium umfassen hauptsächlich Zinksulfid -grüner Phosphor mit Terbium als Aktivator. Bei ultraviolettem Bestrahlung können organische Komplexe von Terbium eine starke grüne Fluoreszenz emittieren und als Elektrolumineszenzmaterial für dünne Film verwendet werden. Obwohl in der Untersuchung des organischen Elektrolumineszenz -Dünnfilme von Seltener erdlichem organischen Komplex signifikante Fortschritte erzielt wurden, gibt es immer noch eine gewisse Lücke von der Praktikabilität, und die Forschung an organischen, dünnen Filmen und Geräten für Seltenerd organische Komplexe ist immer noch ausführlich.
Die Fluoreszenzeigenschaften von Terbium werden auch als Fluoreszenzsonden verwendet. Beispielsweise wurde eine Ofloxacin -Terbium -Fluoreszenzsonde (Tb3+) verwendet, um die Wechselwirkung zwischen Ofloxacin -Terbium (Tb3+) -Komplex und DNA (DNA) durch Fluoreszenz -Terbium (Tb3+) zu untersuchen. TB3+System. Basierend auf dieser Änderung kann DNA bestimmt werden.
Für magnetische optische Materialien
Materialien mit Faraday-Effekt, auch als magnetooptische Materialien bekannt, werden in Lasern und anderen optischen Geräten häufig verwendet. Es gibt zwei häufige Arten von magnetischen optischen Materialien: magnetische optische Kristalle und magnetisches optisches Glas. Unter ihnen haben magneto-optische Kristalle (wie Yttrium-Eisengranat und Terbium-Gallium-Granat) die Vorteile einer einstellbaren Betriebsfrequenz und einer hohen thermischen Stabilität, aber sie sind teuer und schwierig herzustellen. Zusätzlich haben viele magnetooptische Kristalle mit hohem Faraday-Drehwinkel eine hohe Absorption im kurzen Wellenbereich, was ihre Verwendung begrenzt. Im Vergleich zu magnetischen optischen Kristallen hat Magneto -optisches Glas den Vorteil einer hohen Sendung und ist leicht zu großen Blöcken oder Fasern zu verarbeiten. Gegenwärtig sind magnetooptische Brillen mit hohem Faraday-Effekt hauptsächlich dotierte Seltenerd-Ionen-Brillen.
Wird für magnetische optische Lagermaterialien verwendet
In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach neuen Magnetscheiben mit hoher Kapazität von Multimedia und Büroautomatisierung zugenommen. Amorphe Metall-Terbium-Übergangsmetall-Legierungsfilme wurden verwendet, um Hochleistungs-Magneto-optische Scheiben zu produzieren. Unter ihnen hat der Tbfeco -Alloy -Dünnfilm die beste Leistung. Magnetisch-optische Materialien auf terbiumbasierten Basis wurden in großem Maßstab hergestellt, und magnetooptische Scheiben, die daraus hergestellt werden, werden als Computerspeicherkomponenten verwendet, wobei die Speicherkapazität um das 10-15-fache erhöht wird. Sie haben die Vorteile einer großen Kapazität und einer schnellen Zugangsgeschwindigkeit und können bei Verwendung optischer Scheiben mit hoher Dichte ausgelöscht und zehntausende Male gewischt werden. Sie sind wichtige Materialien in der elektronischen Informationsspeichertechnologie. Das am häufigsten verwendete magnetooptische Material in den sichtbaren und infrarotischen Bändern ist ein einzelner Kristall (TERBIUM Gallium Granat), das das beste magnetooptische Material für die Herstellung von Faraday-Rotatoren und Isolatoren ist.
Für Magneto optisches Glas
Faraday Magneto Optical Glass hat eine gute Transparenz und Isotropie in den sichtbaren und Infrarotregionen und kann verschiedene komplexe Formen bilden. Es ist einfach, große Produkte herzustellen und kann in optische Fasern gezogen werden. Daher verfügt es über breite Anwendungsaussichten in magnetischen optischen Geräten wie magneto optischen Isolatoren, magneto optischen Modulatoren und Glasfaserstromsensoren. Aufgrund seines großen magnetischen Moments und des kleinen Absorptionskoeffizienten im sichtbaren und infrarotischen Bereich sind TB3+-Ionen häufig in magneto optischen Brillen verwendet.
Terbium -Dyprosium -Ferromagnetostriktivlegierung
Am Ende des 20. Jahrhunderts, wobei sich die weltweite wissenschaftliche und technologische Revolution vertieft, entstehen rasant neue Materialien für seltene Erden. 1984 stammte die Iowa State University of the United States, das Ames Laboratory des US -amerikanischen Energieministeriums der Vereinigten Staaten und des US -amerikanischen Navy -Oberflächenwaffenforschungszentrums (das Hauptpersonal des späteren etablierten American Edge Technology Company (ET REMA) aus dem Zentrum) gemeinsam ein neues Smart -Material von TERBIUM Dyprosprium Dyprosium Iron Giant Magnetostrictive Material. Dieses neue intelligente Material hat die hervorragenden Eigenschaften, die elektrische Energie schnell in mechanische Energie umzuwandeln. Die aus diesem riesigen magnetostriktiven Material hergestellten Unterwasser- und Elektroakustikern wurden erfolgreich in Marineausrüstung, Lautsprechern für Ölwell-Well-Erkennung, Rauschen und Vibrationssteuerungssysteme sowie Exploration des Ozeans und unterirdischen Kommunikationssysteme konfiguriert. Sobald das Terbium Dyprosium Iron Giant Magnetostrictive Material geboren wurde, wurde daher in industrialisierten Ländern auf der ganzen Welt weit verbreitet. Die Edge -Technologien in den USA begannen 1989 mit der Herstellung von Terbium Dyprosium Iron Giant Magnetotrictive Materials und nannten sie Terfenol D. anschließend Schweden, Japan, Russland, Großbritannien und Australien entwickelten auch Terbium Dyprosium Iron Giant Magnetostrictive Materialien.
Aus der Geschichte der Entwicklung dieses Materials in den Vereinigten Staaten stehen sowohl die Erfindung des Materials als auch seine frühen monopolistischen Anwendungen in direktem Zusammenhang mit der Militärindustrie (wie der Marine). Obwohl Chinas Militär- und Verteidigungsabteilungen allmählich ihr Verständnis dieses Materials stärken. Nachdem Chinas umfassende nationale Macht jedoch erheblich zugenommen hat, wird die Anforderungen an die Verwirklichung der militärischen Wettbewerbsstrategie im 21. Jahrhundert und die Verbesserung des Ausrüstungsniveaus sicherlich sehr dringend sein. Daher wird die weit verbreitete Verwendung von Terbium -Dyprosium -Eisengiganten magnetostriktiven Materialien durch militärische und nationale Verteidigungsabteilungen eine historische Notwendigkeit sein.
Kurz gesagt, die vielen hervorragenden Eigenschaften von Terbium machen es zu einem unverzichtbaren Mitglied vieler funktioneller Materialien und einer unersetzlichen Position in einigen Anwendungsfeldern. Aufgrund des hohen Terbiumpreises haben die Menschen jedoch untersucht, wie die Verwendung von Terbium vermieden und minimiert werden kann, um die Produktionskosten zu senken. Beispielsweise sollten magnetische Materialien für seltene erd so weit wie möglich auch kostengünstige Dyprosium-Eisenkobalt oder Gadolinium-Terbium-Kobalt verwenden. Versuchen Sie, den terbiumgehalt im grün fluoreszierenden Pulver zu reduzieren, der verwendet werden muss. Der Preis ist zu einem wichtigen Faktor geworden, der die weit verbreitete Verwendung von Terbium einschränkt. Viele funktionelle Materialien können jedoch nicht ohne sie auskommen, daher müssen wir uns an das Prinzip der „Verwendung guter Stahl auf der Klinge“ halten und versuchen, die Verwendung von Terbium so weit wie möglich zu speichern.
Postzeit: Jul-05-2023