Terbiumheart ta de kategory swierseldsume ierden, mei in lege oerfloed yn 'e ierdkoarste fan mar 1,1 ppm. Terbiumokside is goed foar minder as 0,01% fan 'e totale seldsume ierden. Sels yn it swiere seldsume ierderts mei in hege yttrium-ion-ynhâld en it heechste terbiumgehalte, is it terbiumgehalte mar goed foar 1,1-1,2% fan 'e totale seldsume ierde, wat oanjout dat it ta de "edele" kategory fan seldsume ierde-eleminten heart. Mear as 100 jier lyn, sûnt de ûntdekking fan terbium yn 1843, hawwe syn krapte en wearde syn praktyske tapassing lange tiid foarkommen. Pas yn 'e ôfrûne 30 jier hat terbium syn unike talint sjen litten.
Skiednis ûntdekke
De Sweedske skiekundige Carl Gustaf Mosander ûntduts terbium yn 1843. Hy fûn de ûnreinheden ynYttrium(III)-oksideenY2O3Yttrium is neamd nei it doarp Ytterby yn Sweden. Foar it ûntstean fan ionenútwikselingstechnology waard terbium net yn syn suvere foarm isolearre.
Mosant ferdielde earst Yttrium(III)-okside yn trije dielen, allegear neamd nei ertsen: Yttrium(III)-okside,Erbium(III) okside, en terbiumokside. Terbiumokside bestie oarspronklik út in rôze diel, fanwegen it elemint dat no bekend is as erbium. "Erbium(III)okside" (ynklusyf wat wy no terbium neame) wie oarspronklik it yn essinsje kleurleaze diel yn 'e oplossing. It ûnoplosbere okside fan dit elemint wurdt beskôge as brún.
Lettere arbeiders koenen it lytse kleurleaze "Erbium(III)-okside" amper waarnimme, mar it oplosbere rôze diel koe net negearre wurde. Debatten oer it bestean fan Erbium(III)-okside binne ferskate kearen ûntstien. Yn 'e gaos waard de oarspronklike namme omkeard en de útwikseling fan nammen bleau fêst sitten, sadat it rôze diel úteinlik neamd waard as in oplossing dy't erbium befette (yn 'e oplossing wie it rôze). Der wurdt no leaud dat arbeiders dy't natriumbisulfaat of kaliumsulfaat brûke, nimmeCerium(IV) oksideút Yttrium(III)-okside en ûnbedoeld terbium feroarje yn in sedimint dat cerium befettet. Mar sawat 1% fan it orizjinele Yttrium(III)-okside, no bekend as "terbium", is genôch om in gielige kleur troch te jaan oan Yttrium(III)-okside. Dêrom is terbium in sekundêre komponint dy't it oarspronklik befette, en it wurdt kontroleare troch syn direkte buorlju, gadolinium en dysprosium.
Dêrnei, as oare seldsume ierde-eleminten út dit mingsel skieden waarden, ûnôfhinklik fan 'e ferhâlding fan it okside, waard de namme terbium behâlden oant úteinlik it brune okside fan terbium yn suvere foarm krigen waard. Ûndersikers yn 'e 19e iuw brûkten gjin ultraviolette fluoreszinsjetechnology om heldergiele of griene nodules (III) te observearjen, wêrtroch't it makliker wie foar terbium om te werkennen yn fêste mingsels of oplossingen.
Elektronkonfiguraasje
Elektronkonfiguraasje:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
De elektronkonfiguraasje fan terbium is [Xe] 6s24f9. Normaal kinne mar trije elektroanen fuorthelle wurde foardat de kearnlading te grut wurdt om fierder ionisearre te wurden, mar yn it gefal fan terbium lit healfolle terbium it fjirde elektron fierder ionisearre wurde yn 'e oanwêzigens fan tige sterke oksidanten lykas fluorgas.
Terbium is in sulverwyt seldsum ierdmetaal mei duktyliteit, taaiens en sêftens dy't mei in mes snien wurde kin. Smeltpunt 1360 ℃, siedpunt 3123 ℃, tichtens 8229 4kg/m3. Yn ferliking mei it iere Lanthanide is it relatyf stabyl yn 'e loft. As it njoggende elemint fan Lanthanide is terbium in metaal mei sterke elektrisiteit. It reagearret mei wetter om wetterstof te foarmjen.
Yn 'e natuer is terbium nea fûn as in frij elemint, wêrfan in lytse hoemannichte bestiet yn fosfocerium-thoriumsân en Gadolinite. Terbium bestiet tegearre mei oare seldsume ierde-eleminten yn monazitesân, mei in terbiumgehalte fan oer it algemien 0,03%. Oare boarnen binne Xenotime en swarte seldsume gouderts, dy't beide mingsels fan oksiden binne en oant 1% terbium befetsje.
Oanfraach
De tapassing fan terbium omfettet meast hightech-fjilden, dat binne technology-yntinsive en kennisyntinsive baanbrekkende projekten, lykas projekten mei wichtige ekonomyske foardielen, mei oantreklike ûntwikkelingsperspektiven.
De wichtichste tapassingsgebieten omfetsje:
(1) Brûkt yn 'e foarm fan mingde seldsume ierden. Bygelyks, it wurdt brûkt as in seldsume ierde gearstalde dongstof en feedtoefoeding foar de lânbou.
(2) Aktivator foar grien poeier yn trije primêre fluorescerende poeiers. Moderne opto-elektronyske materialen fereaskje it gebrûk fan trije basiskleuren fan fosforen, nammentlik read, grien en blau, dy't brûkt wurde kinne om ferskate kleuren te synthetisearjen. En terbium is in ûnmisbere komponint yn in protte hege kwaliteit griene fluorescerende poeiers.
(3) Brûkt as in magneto-optysk opslachmateriaal. Tinne films fan amorfe metalen terbium-oergongsmetaallegeringen binne brûkt om magneto-optyske skiven mei hege prestaasjes te meitsjen.
(4) Produksje fan magneto-optysk glês. Faraday rotearjend glês mei terbium is in wichtich materiaal foar it meitsjen fan rotators, isolators en sirkulators yn lasertechnology.
(5) De ûntwikkeling en ûntwikkeling fan terbiumdysprosium ferromagnetostriktive legearing (TerFenol) hat nije tapassingen foar terbium iepene.
Foar lânbou en feehâlderij
Seldsume ierde terbium kin de kwaliteit fan gewaaksen ferbetterje en de snelheid fan fotosynteze ferheegje binnen in bepaald konsintraasjeberik. Terbiumkompleksen hawwe hege biologyske aktiviteit. Ternêre kompleksen fan terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, hawwe goede antibakteriële en bakteriside effekten op Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis en Escherichia coli. Se hawwe in breed antibakteriële spektrum. De stúdzje fan sokke kompleksen biedt in nije ûndersyksrjochting foar moderne bakteriside medisinen.
Gebrûkt op it mêd fan luminesinsje
Moderne opto-elektronyske materialen fereaskje it gebrûk fan trije basiskleuren fan fosforen, nammentlik read, grien en blau, dy't brûkt wurde kinne om ferskate kleuren te synthetisearjen. En terbium is in ûnmisbere komponint yn in protte hege kwaliteit griene fluorescerende poeders. As de berte fan seldsume ierde kleur-tv read fluorescerende poeder de fraach nei yttrium en europium stimulearre hat, dan binne de tapassing en ûntwikkeling fan terbium befoardere troch seldsume ierde trije primêre kleuren griene fluorescerende poeder foar lampen. Yn 'e iere jierren '80 útfûn Philips de earste kompakte enerzjybesparjende fluorescerende lampe fan 'e wrâld en promovearre dy gau wrâldwiid. Tb3+-ionen kinne grien ljocht útstjitte mei in golflingte fan 545 nm, en hast alle seldsume ierde griene fosforen brûke terbium as aktivator.
De griene fosfor foar katodestraalbuis (CRT) fan kleuren-tv is altyd basearre west op sinksulfide, dat goedkeap en effisjint is, mar it terbiumpoeier is altyd brûkt as de griene fosfor foar projeksjekleuretelefyzje, ynklusyf Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ en LaOBr ∶ Tb3+. Mei de ûntwikkeling fan grutskerm high-definition televyzje (HDTV) wurde ek hege prestaasjes griene fluorescerende poeders foar CRT's ûntwikkele. Bygelyks, in hybride grien fluorescerende poeder is yn it bûtenlân ûntwikkele, besteande út Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, en Y2SiO5: Tb3+, dy't in poerbêste luminesinsje-effisjinsje hawwe by hege stroomtichtens.
It tradisjonele fluoreszintpoeier foar röntgenstrielen is kalsiumwolframaat. Yn 'e jierren '70 en '80 waarden seldsume ierdefosforen foar yntinsivearjende skermen ûntwikkele, lykas terbium-aktivearre swevellantaanokside, terbium-aktivearre broomlantaanokside (foar griene skermen), terbium-aktivearre swevelyttrium(III)okside, ensfh. Yn ferliking mei kalsiumwolframaat kin seldsume ierde fluoreszintpoeier de tiid fan röntgenbestraling foar pasjinten mei 80% ferminderje, de resolúsje fan röntgenfilms ferbetterje, de libbensdoer fan röntgenbuizen ferlingje en it enerzjyferbrûk ferminderje. Terbium wurdt ek brûkt as in fluoreszintpoeieraktivator foar medyske röntgenferbetteringsskermen, wat de gefoelichheid fan röntgenkonverzje yn optyske ôfbyldings sterk kin ferbetterje, de dúdlikens fan röntgenfilms kin ferbetterje en de bleatstellingsdosis fan röntgenstrielen oan it minsklik lichem sterk kin ferminderje (mei mear as 50%).
Terbium wurdt ek brûkt as in aktivator yn 'e wite LED-fosfor dy't oanstutsen wurdt troch blau ljocht foar nije healgeleiderferljochting. It kin brûkt wurde om terbium-aluminium magneto-optyske kristalfosforen te produsearjen, mei blauwe ljochtútstjittende diodes as oanstjoeringsljochtboarnen, en de generearre fluoreszinsje wurdt mingd mei it oanstjoeringsljocht om suver wyt ljocht te produsearjen.
De elektrolumineszinte materialen makke fan terbium omfetsje benammen sinksulfidegriene fosfor mei terbium as aktivator. Under ultraviolette bestraling kinne organyske kompleksen fan terbium sterke griene fluoreszinsje útstjitte en kinne brûkt wurde as tinne-film elektrolumineszinte materialen. Hoewol wichtige foarútgong is boekt yn 'e stúdzje fan seldsume ierde organyske komplekse elektrolumineszinte tinne films, is der noch in beskate gat mei de praktykens, en ûndersyk nei seldsume ierde organyske komplekse elektrolumineszinte tinne films en apparaten is noch yngeand.
De fluoreszinsjekarakteristiken fan terbium wurde ek brûkt as fluoreszinsjesondes. Bygelyks, Ofloxacin terbium (Tb3+) fluoreszinsjesonde waard brûkt om de ynteraksje tusken Ofloxacin terbium (Tb3+) kompleks en DNA (DNA) te bestudearjen troch fluoreszinsjespektrum en absorpsjespektrum, wat oanjout dat Ofloxacin Tb3+ sonde in groevebinding mei DNA-molekulen kin foarmje, en DNA kin de fluoreszinsje fan it Ofloxacin Tb3+ systeem signifikant ferbetterje. Op basis fan dizze feroaring kin DNA bepaald wurde.
Foar magneto-optyske materialen
Materialen mei Faraday-effekt, ek wol bekend as magneto-optyske materialen, wurde in soad brûkt yn lasers en oare optyske apparaten. Der binne twa gewoane soarten magneto-optyske materialen: magneto-optyske kristallen en magneto-optysk glês. Dêrûnder hawwe magneto-optyske kristallen (lykas yttrium-izergranaat en terbiumgalliumgranaat) de foardielen fan ferstelbere wurkfrekwinsje en hege termyske stabiliteit, mar se binne djoer en lestich te meitsjen. Derneist hawwe in protte magneto-optyske kristallen mei in hege Faraday-rotaasjehoek in hege absorpsje yn it koarte golfberik, wat har gebrûk beheint. Yn ferliking mei magneto-optyske kristallen hat magneto-optysk glês it foardiel fan hege transmittânsje en is it maklik om grutte blokken of fezels fan te meitsjen. Op it stuit binne magneto-optyske glêzen mei in hege Faraday-effekt benammen glêzen mei seldsume ierde-ionen.
Gebrûkt foar magneto-optyske opslachmaterialen
Yn 'e lêste jierren, mei de rappe ûntwikkeling fan multimedia en kantoarautomatisearring, is de fraach nei nije magnetyske skiven mei hege kapasiteit tanommen. Amorfe metaal terbium oergongsmetaallegeringfilms binne brûkt om magneto-optyske skiven mei hege prestaasjes te meitsjen. Under harren hat de tinne film fan TbFeCo-legering de bêste prestaasjes. Magneto-optyske materialen op basis fan terbium binne op grutte skaal produsearre, en magneto-optyske skiven dy't derfan makke binne, wurde brûkt as kompjûteropslachkomponinten, wêrby't de opslachkapasiteit mei 10-15 kear fergrutte wurdt. Se hawwe de foardielen fan grutte kapasiteit en snelle tagongssnelheid, en kinne tsientûzenen kearen ôfwiske en bedekt wurde as se brûkt wurde foar optyske skiven mei hege tichtheid. Se binne wichtige materialen yn elektroanyske ynformaasjeopslachtechnology. It meast brûkte magneto-optyske materiaal yn 'e sichtbere en tichtby-ynfrareade bannen is Terbium Gallium Garnet (TGG) ienkristal, dat it bêste magneto-optyske materiaal is foar it meitsjen fan Faraday-rotators en isolators.
Foar magneto-optysk glês
Faraday magneto-optysk glês hat goede transparânsje en isotropie yn 'e sichtbere en ynfrareade gebieten, en kin ferskate komplekse foarmen foarmje. It is maklik om grutte produkten te produsearjen en kin yn optyske fezels lutsen wurde. Dêrom hat it brede tapassingsperspektiven yn magneto-optyske apparaten lykas magneto-optyske isolators, magneto-optyske modulators en glêstriedstroomsensors. Fanwegen syn grutte magnetyske momint en lytse absorpsjekoëffisjint yn it sichtbere en ynfrareade berik, binne Tb3+-ionen gewoan brûkte seldsume ierde-ionen wurden yn magneto-optyske glêzen.
Terbium dysprosium ferromagnetostriktive legearing
Oan 'e ein fan 'e 20e iuw, mei de ferdjipping fan 'e wrâldwide wittenskiplike en technologyske revolúsje, ûntsteane nije seldsume ierde-tapassingsmaterialen rap. Yn 1984 ûntwikkelen de Iowa State University fan 'e Feriene Steaten, it Ames Laboratory fan it United States Department of Energy fan 'e Feriene Steaten en it US Navy Surface Weapons Research Center (it haadpersoniel fan it letter oprjochte American Edge Technology Company (ET REMA) kaam út it sintrum) mienskiplik in nij seldsume ierde Smart-materiaal, nammentlik terbiumdysprosium-izer gigantysk magnetostrictive materiaal. Dit nije Smart-materiaal hat de poerbêste eigenskippen om elektryske enerzjy fluch om te setten yn meganyske enerzjy. De ûnderwetter- en elektro-akoestyske transducers makke fan dit gigantyske magnetostrictive materiaal binne mei súkses konfigurearre yn marine-apparatuer, oaljeputdeteksjelûdsprekkers, lûd- en trillingskontrôlesystemen, en oseaanferkenning en ûndergrûnske kommunikaasjesystemen. Dêrom, sa gau as it terbiumdysprosium-izer gigantyske magnetostrictive materiaal berne waard, krige it wiidferspraat omtinken fan yndustrialisearre lannen oer de hiele wrâld. Edge Technologies yn 'e Feriene Steaten begon yn 1989 mei it produsearjen fan terbiumdysprosium-izergigantyske magnetostriktive materialen en neamden se Terfenol D. Dêrnei ûntwikkelen Sweden, Japan, Ruslân, it Feriene Keninkryk en Austraalje ek terbiumdysprosium-izergigantyske magnetostriktive materialen.
Ut 'e skiednis fan 'e ûntwikkeling fan dit materiaal yn 'e Feriene Steaten, binne sawol de útfining fan it materiaal as syn iere monopolistyske tapassingen direkt relatearre oan 'e militêre yndustry (lykas de marine). Hoewol't de militêre en definsjeôfdielingen fan Sina har begryp fan dit materiaal stadichoan fersterkje. Nei't de wiidweidige nasjonale macht fan Sina lykwols signifikant tanommen is, sille de easken foar it realisearjen fan 'e militêre konkurrinsjestrategy yn 'e 21e iuw en it ferbetterjen fan it nivo fan apparatuer wis tige driuwend wêze. Dêrom sil it wiidfersprate gebrûk fan terbiumdysprosium-izergigantmagnetostriktive materialen troch militêre en nasjonale definsjeôfdielingen in histoaryske needsaak wêze.
Koartsein, de protte poerbêste eigenskippen fan terbium meitsje it in ûnmisber lid fan in protte funksjonele materialen en in ûnferfangbere posysje yn guon tapassingsfjilden. Fanwegen de hege priis fan terbium hawwe minsken lykwols studearre hoe't se it gebrûk fan terbium foarkomme en minimalisearje kinne om produksjekosten te ferminderjen. Bygelyks, seldsume ierde magneto-optyske materialen moatte ek safolle mooglik goedkeap dysprosium izer kobalt of gadolinium terbium kobalt brûke; Besykje de ynhâld fan terbium yn it griene fluoreszinte poeier dat brûkt wurde moat te ferminderjen. Priis is in wichtige faktor wurden dy't it wiidfersprate gebrûk fan terbium beheint. Mar in protte funksjonele materialen kinne net sûnder, dus wy moatte ús hâlde oan it prinsipe fan "goed stiel op it blêd brûke" en besykje it gebrûk fan terbium safolle mooglik te besparjen.
Pleatsingstiid: Jul-05-2023