Terbiumtilheyrir flokki þungrasjaldgæfar jarðir, með lítið magn í jarðskorpunni, aðeins 1,1 ppm. Terbíumoxíð er minna en 0,01% af heildarfjölda sjaldgæfra jarðefna. Jafnvel í hinum háa yttríumjónagerð, þungum sjaldgæfum jarðvegi með hæsta innihaldið af terbium, er terbíuminnihaldið aðeins 1,1-1,2% af heildar sjaldgæfu jarðvegi, sem gefur til kynna að það tilheyri „göfugt“ flokki sjaldgæfra jarðefna. Í meira en 100 ár frá því að terbium fannst árið 1843 hefur skortur þess og gildi komið í veg fyrir hagnýtingu þess í langan tíma. Það er aðeins á síðustu 30 árum sem terbium hefur sýnt einstaka hæfileika sína.
Að uppgötva sögu
Sænski efnafræðingurinn Carl Gustaf Mosander uppgötvaði terbium árið 1843. Hann fann óhreinindi þess íYttrium(III) oxíðogY2O3. Yttrium er nefnt eftir þorpinu Ytterby í Svíþjóð. Áður en jónaskiptatækni kom til sögunnar var terbium ekki einangrað í sinni hreinu mynd.
Mosant skipti fyrst Yttrium(III) oxíði í þrjá hluta, allir nefndir eftir málmgrýti: Yttrium(III) oxíð,Erbium(III) oxíðog terbíumoxíð. Terbium oxíð var upphaflega samsett úr bleikum hluta, vegna frumefnisins sem nú er þekkt sem erbium. „Erbium(III) oxíð“ (þar á meðal það sem við köllum nú terbium) var upphaflega litlausi hlutinn í lausninni. Óleysanlegt oxíð þessa frumefnis er talið brúnt.
Seinna starfsmenn gátu varla fylgst með pínulitlu litlausu „Erbium(III) oxíðinu“, en ekki var hægt að hunsa leysanlega bleika hlutann. Deilur um tilvist Erbium(III) oxíðs hafa komið upp ítrekað. Í ringulreiðinni var upprunalega nafninu snúið við og nafnaskiptin voru föst þannig að bleika hlutinn var að lokum nefndur sem lausn sem innihélt erbium (í lausninni var hann bleikur). Nú er talið að starfsmenn sem nota natríumbísúlfat eða kalíumsúlfat takiCerium(IV) oxíðúr Yttrium(III) oxíði og breyta óviljandi terbium í set sem inniheldur cerium. Aðeins um 1% af upprunalega Yttrium(III) oxíði, sem nú er þekkt sem „terbium“, er nóg til að gefa gulleitan lit yfir í Yttrium(III) oxíð. Þess vegna er terbium aukahluti sem innihélt það upphaflega og því er stjórnað af nánustu nágrönnum sínum, gadolinium og dysprosium.
Síðan, þegar önnur sjaldgæf jarðefni voru aðskilin úr þessari blöndu, óháð hlutfalli oxíðsins, var heiti terbiums haldið þar til loks var brúnt terbíumoxíð fengið í hreinu formi. Vísindamenn á 19. öld notuðu ekki útfjólubláa flúrljómunartækni til að fylgjast með skærgulum eða grænum hnúðum (III), sem gerði það auðveldara fyrir terbium að þekkjast í föstum blöndum eða lausnum.
Rafeindastilling
Rafeindastilling:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Rafeindastilling terbiums er [Xe] 6s24f9. Venjulega er aðeins hægt að fjarlægja þrjár rafeindir áður en kjarnahleðslan verður of stór til að hægt sé að jóna hana frekar, en þegar um terbium er að ræða, gerir hálffyllt terbium kleift að jóna fjórðu rafeindina enn frekar í nærveru mjög sterkra oxunarefna eins og flúorgas.
Terbium er silfurhvítur sjaldgæfur jarðmálmur með sveigjanleika, seigleika og mýkt sem hægt er að skera með hníf. Bræðslumark 1360 ℃, suðumark 3123 ℃, þéttleiki 8229 4kg/m3. Í samanburði við snemma Lanthanide er það tiltölulega stöðugt í loftinu. Sem níunda frumefni lanthaníðs er terbium málmur með sterkt rafmagn. Það hvarfast við vatn og myndar vetni.
Í náttúrunni hefur aldrei fundist terbium vera frjálst frumefni, lítið magn af því er til í phosphocerium thorium sandi og Gadolinite. Terbium er samhliða öðrum sjaldgæfum jarðefnum í mónasítsandi, með almennt 0,03% terbíuminnihald. Aðrar uppsprettur eru Xenotime og svart sjaldgæft gullgrýti, sem báðir eru blöndur oxíða og innihalda allt að 1% terbium.
Umsókn
Notkun terbíums felur að mestu í sér hátæknisvið, sem eru tæknifrek og þekkingarfrek framúrstefnuverkefni, sem og verkefni með verulegan efnahagslegan ávinning, með aðlaðandi þróunarhorfur.
Helstu notkunarsviðin eru:
(1) Notað í formi blandaðra sjaldgæfra jarðefna. Til dæmis er það notað sem sjaldgæfur jarðefnasamsettur áburður og fóðuraukefni fyrir landbúnað.
(2) Virkjari fyrir grænt duft í þremur aðal flúrljómandi duftum. Nútíma sjónræn efni krefjast notkunar þriggja grunnlita af fosfórum, nefnilega rauðum, grænum og bláum, sem hægt er að nota til að búa til ýmsa liti. Og terbium er ómissandi hluti í mörgum hágæða grænum flúrljómandi duftum.
(3) Notað sem segulrænt geymsluefni. Þunnar filmur úr formlausum málmi terbium umbreytingarmálmblöndur hafa verið notaðar til að framleiða afkastamikla segulsjónræna diska.
(4) Framleiðsla segulsjónglers. Faraday snúningsgler sem inniheldur terbium er lykilefni til að framleiða snúnings, einangra og hringrásartæki í leysitækni.
(5) Þróun og þróun terbium dysprosium ferromagnetostrictive álfelgur (TerFenol) hefur opnað nýjar umsóknir um terbium.
Fyrir landbúnað og búfjárrækt
Sjaldgæft jarðterbíum getur bætt gæði ræktunar og aukið hraða ljóstillífunar innan ákveðins styrkleikabils. Terbium fléttur hafa mikla líffræðilega virkni. Þrír terbiumfléttur, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, hafa góð bakteríudrepandi og bakteríudrepandi áhrif á Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis og Escherichia coli. Þeir hafa breitt bakteríudrepandi litróf. Rannsókn á slíkum fléttum veitir nýja rannsóknarstefnu fyrir nútíma bakteríudrepandi lyf.
Notað á sviði ljóma
Nútíma sjónræn efni krefjast notkunar þriggja grunnlita af fosfórum, nefnilega rauðum, grænum og bláum, sem hægt er að nota til að búa til ýmsa liti. Og terbium er ómissandi hluti í mörgum hágæða grænum flúrljómandi duftum. Ef fæðing sjaldgæfra jarðar litasjónvarps rautt flúrljómandi duft hefur örvað eftirspurn eftir yttríum og europium, þá hefur notkun og þróun terbiums verið ýtt undir með sjaldgæfum jörðu þriggja aðal lita grænu blómstrandi dufti fyrir lampa. Snemma á níunda áratugnum fann Philips upp fyrsta fyrirferðarlitla orkusparandi flúrperuna í heimi og kynnti hann fljótt á heimsvísu. Tb3+jónir geta gefið frá sér grænt ljós með bylgjulengd 545nm og næstum allir sjaldgæfu jarðargrænir fosfórarnir nota terbium sem virkja.
Græni fosfórinn fyrir litasjónvarps bakskautsgeislarör (CRT) hefur alltaf verið byggður á sinksúlfíði, sem er ódýrt og skilvirkt, en terbíumduftið hefur alltaf verið notað sem græni fosfórinn fyrir litasjónvarp fyrir vörpun, þar á meðal Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 ( Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ og LaOBr ∶ Tb3+. Með þróun háskerpusjónvarps á stórum skjá (HDTV) er einnig verið að þróa afkastamikið grænt flúrljómandi duft fyrir CRT. Til dæmis hefur blendingur grænt flúrljómandi duft verið þróað erlendis, sem samanstendur af Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ og Y2SiO5: Tb3+, sem hafa framúrskarandi birtuskilvirkni við mikinn straumþéttleika.
Hefðbundið röntgenflúrljómandi duft er kalsíumwolframat. Á áttunda og níunda áratugnum voru þróaðir sjaldgæfir jarðvegsfosfórar til að efla skjái, svo sem terbíumvirkjað brennisteins lantanoxíð, terbíumvirkjað bróm lantanoxíð (fyrir græna skjái), terbíumvirkjað brennisteini Yttrium(III) oxíð, o.fl. Samanborið við kalsíumwolframat. sjaldgæft jörð flúrljómandi duft getur dregið úr tíma röntgengeisla geislun fyrir sjúklinga um 80%, bæta upplausn röntgenfilma, lengja líftíma röntgenröra og draga úr orkunotkun. Terbium er einnig notað sem flúrljómandi duftvirki fyrir læknisfræðilega röntgengeislaaukaskjái, sem getur bætt næmni röntgengeislabreytingar í sjónrænar myndir til muna, bætt skýrleika röntgenmynda og dregið verulega úr útsetningarskammti röntgenmynda. geislum til mannslíkamans (um meira en 50%).
Terbium er einnig notað sem virkjunartæki í hvíta LED-fosfórnum sem örvað er af bláu ljósi fyrir nýja hálfleiðaralýsingu. Það er hægt að nota til að framleiða terbium ál segulmagnaðir ljóskristallfosfórar með því að nota bláa ljósdíóða sem örvunarljósgjafa og flúrljómuninni sem myndast er blandað saman við örvunarljósið til að framleiða hreint hvítt ljós.
Raflýsandi efnin úr terbium innihalda aðallega sinksúlfíðgrænn fosfór með terbium sem virkja. Við útfjólubláa geislun geta lífrænar terbíumfléttur gefið frá sér sterka græna flúrljómun og hægt að nota sem þunnt filmu rafljómandi efni. Þrátt fyrir að verulegar framfarir hafi náðst í rannsóknum á sjaldgæfum jörðu lífrænum flóknum raflýsandi þunnum filmum, er enn ákveðið bil frá hagkvæmni og rannsóknir á sjaldgæfum lífrænum flóknum rafljómandi þunnum filmum og tækjum eru enn í dýpt.
Flúrljómunareiginleikar terbiums eru einnig notaðir sem flúrljómunarnemar. Til dæmis var Ofloxacin terbium (Tb3+) flúrljómunarnemi notaður til að rannsaka víxlverkun milli Ofloxacin terbium (Tb3+) flókins og DNA (DNA) með flúrljómun og frásogsrófi, sem gefur til kynna að Ofloxacin Tb3+ rannsakandi geti myndað grópbindingu við DNA sameindir og DNA getur aukið flúrljómun Ofloxacin verulega Tb3+kerfi. Byggt á þessari breytingu er hægt að ákvarða DNA.
Fyrir segulræn efni
Efni með Faraday áhrif, einnig þekkt sem segulsjónræn efni, eru mikið notuð í leysigeislum og öðrum sjóntækjum. Það eru tvær algengar gerðir af segulsjónaefnum: segulmagnaðir sjónkristallar og segulmagnaðir sjóngler. Meðal þeirra hafa segulsjónakristallar (eins og Yttrium járn granat og terbium gallium granat) kosti þess að stilla vinnslutíðni og mikla hitastöðugleika, en þeir eru dýrir og erfiðir í framleiðslu. Að auki hafa margir segul-sjónkristallar með hátt Faraday snúningshorn mikla frásog á stuttbylgjusviðinu, sem takmarkar notkun þeirra. Í samanburði við segulmagnaðir sjónkristalla hefur segulsjóngler kost á mikilli sendingu og auðvelt er að búa til stóra kubba eða trefjar. Sem stendur eru segul-sjóngleraugu með mikla Faraday-áhrif aðallega sjaldgæf jörð jóndópuð gleraugu.
Notað fyrir segulrænt geymsluefni
Á undanförnum árum, með hraðri þróun margmiðlunar og sjálfvirkni á skrifstofu, hefur eftirspurn eftir nýjum segulskífum með mikla afkastagetu verið að aukast. Myndlaus málm terbium umbreytingar málmblendifilmur hafa verið notaðar til að framleiða afkastamikla segulsjónræna diska. Meðal þeirra er þunn filma úr TbFeCo álfelgur með besta frammistöðu. Terbium byggt segul-sjónefni hafa verið framleidd í stórum stíl og segul-sjóndiskar úr þeim eru notaðir sem tölvugeymsluíhlutir, með geymslugetu aukist um 10-15 sinnum. Þeir hafa kosti þess að vera með mikla afkastagetu og hraðan aðgangshraða og hægt er að þurrka og húða þær tugþúsundir sinnum þegar þeir eru notaðir fyrir sjónræna diska með miklum þéttleika. Þau eru mikilvæg efni í rafrænni upplýsingageymslutækni. Algengasta segulsjónefnið í sýnilegu og nær-innrauðu böndunum er Terbium Gallium Garnet (TGG) einkristall, sem er besta segulsjónaefnið til að búa til Faraday snúnings- og einangrunartæki.
Fyrir segulmagnaðir sjóngler
Faraday magneto sjóngler hefur góða gagnsæi og samsætu í sýnilegu og innrauðu svæði og getur myndað margs konar flókin form. Það er auðvelt að framleiða stórar vörur og hægt er að draga það í ljósleiðara. Þess vegna hefur það víðtæka notkunarmöguleika í segulsjóntækjum eins og segulsjónaeinangrunartækjum, segulsjónamótara og ljósleiðarastraumskynjara. Vegna mikils segulmagnsins og lítils frásogsstuðuls á sýnilegu og innrauðu sviði, hafa Tb3+ jónir orðið algengar sjaldgæfar jarðarjónir í segulmagnaðir sjóngleraugu.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive álfelgur
Í lok 20. aldar, með dýpkun heimsvísinda- og tæknibyltingarinnar, eru ný sjaldgæf jörð hagnýtt efni að koma hratt fram. Árið 1984, Iowa State University of the United States, Ames Laboratory of the United States Department of Energy of the United States og US Navy Surface Weapons Research Center (aðal starfsfólk hins síðar stofnaða American Edge Technology Company (ET REMA) kom frá miðstöðin) þróaði í sameiningu nýtt sjaldgæft jörð Smart efni, nefnilega terbium dysprosium járn risastór segulmagnaðir efni. Þetta nýja Smart efni hefur þá frábæru eiginleika að umbreyta raforku fljótt í vélræna orku. Neðansjávar- og rafhljóðskynjararnir úr þessu risastóra seguldrepandi efni hafa verið stilltir með góðum árangri í flotabúnaði, hátölurum til að finna olíulindir, hávaða- og titringsstýringarkerfi, og hafrannsókna- og neðanjarðarsamskiptakerfi. Þess vegna, um leið og terbium dysprosium járn risastór segulstrengjandi efni fæddist, fékk það mikla athygli frá iðnvæddum löndum um allan heim. Edge Technologies í Bandaríkjunum byrjaði að framleiða terbium dysprosium járn risastór seguldrepandi efni árið 1989 og nefndi þau Terfenol D. Í kjölfarið þróuðu Svíþjóð, Japan, Rússland, Bretland og Ástralía einnig terbium dysprosium járn risastór seguldrepandi efni.
Frá sögu þróunar þessa efnis í Bandaríkjunum eru bæði uppfinning efnisins og fyrstu einokunarnotkun þess beintengd hernaðariðnaðinum (eins og sjóhernum). Þótt her- og varnarmáladeildir Kína séu smám saman að styrkja skilning sinn á þessu efni. Hins vegar, eftir að alhliða þjóðarveldi Kína hefur aukist verulega, verða kröfurnar um að ná samkeppnisstefnu hersins á 21. öldinni og bæta búnaðarstig vissulega mjög brýn. Þess vegna mun víðtæk notkun hernaðar- og varnarmáladeilda á terbium dysprosium járni, risastórum segulmagnaðir efnum, vera söguleg nauðsyn.
Í stuttu máli, margir framúrskarandi eiginleikar terbiums gera það að ómissandi meðlimi margra hagnýtra efna og óbætanlegrar stöðu á sumum notkunarsviðum. Vegna hins háa verðs á terbium hafa menn verið að kanna hvernig megi forðast og lágmarka notkun terbiums til að draga úr framleiðslukostnaði. Til dæmis ættu sjaldgæf jarðsegulsjónefni einnig að nota ódýrt dysprosium járnkóbalt eða gadolinium terbium kóbalt eins mikið og mögulegt er; Reyndu að minnka innihald terbiums í græna flúrljómandi duftinu sem þarf að nota. Verð er orðið mikilvægur þáttur sem takmarkar útbreidda notkun terbiums. En mörg hagnýt efni geta ekki verið án þess, svo við verðum að fylgja meginreglunni um að "nota gott stál á blaðið" og reyna að spara notkun terbiums eins mikið og mögulegt er.
Pósttími: júlí-05-2023