Тербійналежить до категорії важкихрідкісні землі, з низькою кількістю земної кори лише 1,1 проміле. Оксид тербій становить менше 0,01% від загальної кількості рідкісних земель. Навіть у високому іонному іонному типі іона важкої рідкісної руди з найвищим вмістом тербію, вміст тербію припадає лише 1,1-1,2% від загальної рідкісної землі, що вказує на те, що вона належить до категорії «благородних» рідкісних елементів землі. Понад 100 років з моменту відкриття тербіуму в 1843 році його дефіцит та цінність заважають його практичному застосуванню тривалий час. Лише за останні 30 років Terbium показав свій унікальний талант。
Відкриття історії
Шведський хімік Карл Густаф Мосандер виявив тербій у 1843 році. Він знайшов його домішки вОксид ітрію (III)іY2O3. Ітріум названий на честь села Іттербі у Швеції. До появи технології іонообміну тербій не був ізольований у чистому вигляді.
Мосант вперше розділив оксид ітрію (III) на три частини, всі названі руди: ітріум (iii) оксид,Оксид Erbium (iii), і оксид тербію. Оксид тербій спочатку складався з рожевої частини, завдяки елементу, який зараз відомий як ербій. «Оксид ERBIUM (III) (включаючи те, що ми зараз називаємо тербій) спочатку був по суті безбарвною частиною у розчині. Нерозчинний оксид цього елемента вважається коричневим.
Пізніші працівники навряд чи могли спостерігати за крихітним безбарвним «оксидом ербію (III)», але розчинну рожеву частину не можна було ігнорувати. Дебати про існування оксиду Erbium (III) виникли неодноразово. У хаосі оригінальна назва була зворотна, і обмін назвами застрягло, тому рожева частина врешті -решт згадувалася як рішення, що містить ербій (у рішеннях - рожева). Зараз вважається, що працівники, які використовують бісульфат натрію або сульфат каліюОксид церію (iv)з оксиду ітрію (III) і ненавмисно перетворюють тербій у осад, що містить церію. Лише близько 1% оригінального оксиду ітрію (III), який зараз відомий як "тербій", достатньо, щоб передати жовтувато -колір оксиду ітрію (III). Тому тербій - це вторинний компонент, який спочатку містив його, і він контролюється його найближчими сусідами, гадолінієм та диспронієм.
Після цього, коли інші рідкісні земляні елементи відокремлювали від цієї суміші, незалежно від частки оксиду, назва тербій зберігалася, поки нарешті, коричневий оксид тербію отримували в чистому вигляді. Дослідники в 19 столітті не використовували технологію ультрафіолетової флуоресценції для спостереження за яскраво -жовтими або зеленими вузликами (III), що полегшує розпізнавання тербій у суцільних сумішах або розчинах.
Конфігурація електронів
Конфігурація електронів:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Конфігурація електронів тербію - [XE] 6S24F9. Зазвичай лише три електрони можуть бути видалені до того, як ядерний заряд стане занадто великим, щоб бути подальшим іонізованим, але у випадку тербію напів заповнений тербій дозволяє четвертий електрон іонізований у присутності дуже сильних окисників, таких як фтор -газ.
Тербій - це сріблястий білий рідкісний метал з пластичним, міцністю та м'якістю, які можна порізати ножем. Точка плавлення 1360 ℃, температура кипіння 3123 ℃, щільність 8229 4 кг/м3. Порівняно з раннім лантанідом, він є відносно стабільним у повітрі. Як дев'ятий елемент лантаніду, тербій - це метал із сильною електроенергією. Він реагує з водою, утворюючи водень.
У природі тербій ніколи не був виявлений вільним елементом, невелика кількість яких існує у піску та гадолініту фосфоцерію. Тербіум співіснує з іншими рідкісними земляними елементами в моназитному піску, як правило, 0,03% вмісту тербію. Інші джерела - це ксенотайм та чорні рідкісні золоті руди, обидва з яких - це суміші оксидів і містять до 1% тербій.
Застосування
Застосування тербіуму здебільшого включає високотехнологічні сфери, які є технологічними інтенсивними та знаннями інтенсивними передовими проектами, а також проектами зі значними економічними вигодами, з привабливими перспективами розвитку.
Основні області застосування включають:
(1) Використовується у вигляді змішаних рідкісних земель. Наприклад, він використовується як рідкісне сполучне добриво та кормові добавки для сільського господарства.
(2) Активатор зеленого порошку в трьох первинних люмінесцентних порошках. Сучасні оптоелектронні матеріали потребують використання трьох основних кольорів фосфорів, а саме червоного, зеленого та синього, які можна використовувати для синтезу різних кольорів. І тербій-це незамінний компонент у багатьох високоякісних зелених люмінесцентних порошках.
(3) Використовується як магніто оптичний матеріал для зберігання. Аморфні металеві тербієві перехідні металі тонкі плівки використовувались для виготовлення високоефективних магніто-оптичних дисків.
(4) Виробництво оптичного скла магніто. Робітко -скло, що містить тербій, є ключовим матеріалом для виготовлення ротаторів, ізоляторів та циркуляторів у лазерній технології.
(5) Розробка та розвиток тербієвого диспрозію феромагнетостриктивного сплаву (терфенол) відкрила нові програми для тербіуму.
Для сільського господарства та тваринництва
Рідкісний земний тербій може покращити якість культур та збільшити швидкість фотосинтезу в певному діапазоні концентрації. Тербійні комплекси мають високу біологічну активність. Трірарні комплекси тербію, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3 · 3H2O, мають хороший антибактеріальний та бактерицидний вплив на стафілокок ауре, Bacillus subtilis та кишкова паличка. Вони мають широкий антибактеріальний спектр. Вивчення таких комплексів забезпечує новий напрямок дослідження сучасних бактерицидних препаратів.
Використовується в полі люмінесценції
Сучасні оптоелектронні матеріали потребують використання трьох основних кольорів фосфорів, а саме червоного, зеленого та синього, які можна використовувати для синтезу різних кольорів. І тербій-це незамінний компонент у багатьох високоякісних зелених люмінесцентних порошках. Якщо народження рідкісного кольору земного кольору червоного флуоресцентного порошку стимулювало попит на іттрію та європію, то застосування та розвиток тербію сприяли рідкісним трьома кольоровим кольоровим флуоресцентним порошком для світильників. На початку 1980-х Philips винайшов першу в світі компактну енергозберігаючу флуоресцентну лампу і швидко пропагував її в усьому світі. Іони TB3+можуть випромінювати зелене світло з довжиною хвилі 545 нм, і майже всі рідкісні зелені фосфори Землі використовують тербій як активатор.
Зелений фосфор для кольорової телевізійної променевої трубки (CRT) завжди базувався на сульфіді цинку, який є дешевим і ефективним, але порошок тербію завжди використовувався як зелений фосфор для кольорового телевізора проекції, включаючи Y2sio5 ∶ TB3+, Y3 (Al, Ga) 5O12 ∶ TB3+та LAOBR ∶ TB3+. З розробкою телевізійного телебачення високої чіткості (HDTV) також розробляється високопродуктивні зелені флуоресцентні порошки для CRT. Наприклад, гібридний зелений флуоресцентний порошок був розроблений за кордоном, що складається з Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+та Y2SIO5: TB3+, які мають чудову ефективність люмінесценції при високій щільності струму.
Традиційний рентгенівський флуоресцентний порошок-це вольфамент кальцію. У 1970-х та 1980-х роках були розроблені рідкісні земляні фосфори для посилення екранів, таких як оксид сірки, активованого тербієм, оксид бромів лантану (для зелених екранів), теріду, активований сульфурним ітрієм (III) оксидом і тощо. Порівняно з рентацією, що має значення, не вдосконалений, що вполовившись у рентабельності, не вдосконалений, що не вдосконалюється, що вполовившись у флюоресцентному порошку, може зменшити тайм-рента, що має 80-річний флуоресцентний порошок Землі, може зменшити тайм-рента, що має 80-річний земляний флуоресцентний порошок, що може зменшити хайорію, що не має тайнірентного флуоресцентного флуоресцентного землі, що може зменшити тайм-рента, що має 80-х р. Роздільна здатність рентгенівських плівок, продовжує тривалість життя рентгенівських труб та зменшує споживання енергії. Тербій також використовується як флуоресцентний активатор порошку для медичних екранів рентгенівських променів, що може значно підвищити чутливість рентгенівської конверсії в оптичні зображення, покращити ясність рентгенівських плівок і значно зменшує дозу опромінення рентгенограми (більш ніж 50%).
Тербій також використовується як активатор у білому світлодіодному фосфорі, збудженому синім світлом для нового напівпровідникового освітлення. Він може бути використаний для отримання оптичних кристалічних фосфорів з алюмінієвим алюмінієвим магнієм, використовуючи діоди, що випромінюють синє світло, як джерела світла, а генерована флуоресценція змішується з світлом збудження для отримання чистого білого світла.
Електролюмінесцентні матеріали, виготовлені з тербію, в основному включають сульфідний фосфор цинку з тербієм в якості активатора. Під ультрафіолетовим опроміненням органічні комплекси тербію можуть випромінювати сильну зелену флуоресценцію і можуть використовуватися як тонкі плівкові електролюмінесцентні матеріали. Хоча значний прогрес був досягнутий у дослідженні рідкісних органічних комплексних електролюмінесцентних тонких плівок, все ще існує певний проміжок практичності, і дослідження рідкісних органічних електролюмінесцентних тонких плівок та пристроїв досі є глибиною.
Характеристики флуоресценції також використовуються як зонди флуоресценції. 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 Система TB3+. На основі цієї зміни можна визначити ДНК.
Для магніто оптичних матеріалів
Матеріали з ефектом Фарадея, також відомими як магніто-оптичні матеріали, широко використовуються в лазерах та інших оптичних пристроях. Існує два поширених типів оптичних матеріалів магнето: оптичні кристали магніто та оптичне скло магніто. Серед них магнітооптичні кристали (такі як залізний гранат Yttrium та гранат Terbium Gallium) мають переваги регульованої робочої частоти та високої термічної стійкості, але вони дорогі і важкі для виготовлення. Крім того, багато магнітооптичних кристалів з високим кутом обертання Фарадея мають високе поглинання в короткому діапазоні, що обмежує їх використання. Порівняно з оптичними кристалами Magneto, оптичне скло магніто має перевагу високої пропускання і його легко перетворити у великі блоки або волокна. В даний час магнітооптичні окуляри з високим ефектом Фарадей-це в основному рідкісні окуляри іонні іонні.
Використовується для оптичних матеріалів для зберігання магніто
Останніми роками, при швидкому розвитку мультимедіа та автоматизації офісу, попит на нові магнітні диски з високою ємністю зростає. Аморфні металеві тербієві плівки з перенесеними металевими сплавами використовувались для виготовлення високоефективних магніто-оптичних дисків. Серед них тонка плівка сплаву Tbfeco має найкращу виставу. Магнітооптичні матеріали на основі тербіуму були виготовлені у великих масштабах, а магнітооптичні диски, виготовлені з них, використовуються як компоненти для зберігання комп'ютера, при цьому ємність зберігання збільшується на 10-15 разів. Вони мають переваги великої ємності та швидкої швидкості доступу, і їх можна витерти та покрити десятки тисяч разів при використанні для оптичних дисків високої щільності. Вони є важливими матеріалами в електронній технології зберігання інформації. Найпоширеніший магніто-оптичний матеріал у видимих і майже інфрачервоних смугах-це монокристал з гранатом Terbium Gallium (TGG), який є найкращим магнітооптичним матеріалом для виготовлення ротаторів Фарадея та ізоляторів.
Для оптичного скла магнето
Оптичне скло Faraday Magneto має хорошу прозорість та ізотропію у видимих та інфрачервоних областях, і може утворювати різні складні форми. Легко виробляти продукти великого розміру і його можна втягнути в оптичні волокна. Тому він має широкі перспективи застосування в оптичних пристроях Magneto, таких як оптичні ізолятори Magneto, оптичні модулятори магніто та датчики волоконно -оптичного струму. Через свій великий магнітний момент та невеликий коефіцієнт поглинання у видимому та інфрачервоному діапазоні, іони TB3+стали зазвичай використовуваними рідкісними іонами землі в оптичних окулярах магніто.
Тербій Діспроніум Ферромагнетостриктивний сплав
Наприкінці 20 століття з поглибленням світової наукової та технологічної революції нові рідкісні матеріали, що застосовуються до Землі, швидко виникають. У 1984 році Державний університет Айови США, Лабораторія Еймса Міністерства енергетики Сполучених Штатів та дослідницького центру зброї ВМС США (Основний персонал пізнішої створеної американської технологічної компанії Edge (ET REMA) приїхав із центру) спільно розробив новий рідкісний розумний матеріал Землі, а саме Тербіум -депрорознавчий грань -магнетостриктивне матеріал. Цей новий розумний матеріал має чудові характеристики швидкого перетворення електричної енергії в механічну енергію. Підводні та електроакустичні перетворювачі, виготовлені з цього гігантського магнітостриктивного матеріалу, були успішно налаштовані в військово-морському обладнанні, динаміках виявлення нафтових свердловин, системах управління шумом та вібрацією та системами розвідки океану та підземних зв'язків. Тому, як тільки народився магітостриктивне матеріал з тербієм -диспозій заліза, він приділяв широку увагу з боку індустріалізованих країн світу. Edge Technologies у Сполучених Штатах почали виробляти тербіум -диспронію залізо гігантських магнітостриктивних матеріалів у 1989 році і назвали їх Терфенол Д. Згодом Швеція, Японія, Росія, Великобританія та Австралія також розробили тербійні гігантські магнітостриктивні матеріали.
З історії розвитку цього матеріалу в Сполучених Штатах як винахід матеріалу, так і його ранні монополістичні програми безпосередньо пов'язані з військовою промисловістю (наприклад, ВМС). Хоча військові та оборонні відділи Китаю поступово зміцнюють своє розуміння цього матеріалу. Однак після того, як всебічна національна влада Китаю значно зросла, вимоги щодо реалізації військової конкурентної стратегії в 21 столітті та підвищення рівня обладнання, безумовно, будуть дуже нагальними. Тому широко розповсюджене використання гігантських магнітостриктивних матеріалів, що належать до боротьби з тербієм, військовими та національними оборонними департаментами, буде історичною необхідністю.
Коротше кажучи, багато чудових властивостей тербіуму роблять його незамінним членом багатьох функціональних матеріалів та незамінним положенням у деяких полях застосування. Однак через високу ціну тербію люди вивчали, як уникнути та мінімізувати використання тербію з метою зменшення виробничих витрат. Наприклад, рідкісні земляні магніто-оптичні матеріали також повинні використовувати недорогий кобальт із залізом з недорогими або гадоліній тербіум кобальт; Спробуйте зменшити вміст тербія в зеленому флуоресцентному порошку, який необхідно використовувати. Ціна стала важливим фактором, що обмежує широке використання тербію. Але багато функціональних матеріалів не можуть обійтися без цього, тому ми повинні дотримуватися принципу "використання хорошої сталі на лезі" і намагатися максимально зберегти використання тербій.
Час посади: липень-05-2023