Terbiyumağır kategoriye aitnadir topraklar, Dünya kabuğunda düşük bolluk ile sadece 1.1 ppm. Terbium oksit, toplam nadir toprakların% 0.01'inden daha azını oluşturur. Terbium'un en yüksek içeriğine sahip yüksek yttrium iyon tipi ağır nadir toprak cevherinde bile, terbium içeriği toplam nadir toprakların sadece% 1.1-1.2'sini oluşturur ve bu da nadir toprak elemanlarının “asil” kategorisine ait olduğunu gösterir. Terbium'un 1843'te keşfinden bu yana 100 yılı aşkın bir süredir, kıtlığı ve değeri uzun süredir pratik uygulamasını engelledi. Sadece son 30 yılda Terbium benzersiz yeteneğini gösterdi。
Tarihi Keşfetmek
İsveçli kimyager Carl Gustaf Mosander 1843'te Terbium'u keşfetti. Safsızlıklarını bulduYttrium (iii) oksitVeY2O3. Yttrium adını İsveç'teki Ytterby köyünden almıştır. İyon değişim teknolojisinin ortaya çıkmasından önce, terbium saf haliyle izole edilmedi.
Mosant ilk olarak yttrium (iii) oksit, hepsi cevherden sonra adlandırılan üç parçaya bölünmüş: yttrium (iii) oksit,Erbium (III) oksitve terbiyum oksit. Terbium oksit başlangıçta erbium olarak bilinen element nedeniyle pembe bir kısımdan oluşuyordu. “Erbium (III) oksit” (şimdi terbiyum dediğimiz şey dahil) başlangıçta çözeltideki renksiz kısımdı. Bu elementin çözünmeyen oksit kahverengi olarak kabul edilir.
Daha sonra işçiler, küçük renksiz “erbium (III) oksit” i zor gözlemleyemedi, ancak çözünür pembe kısım göz ardı edilemedi. Erbium (III) oksitin varlığına ilişkin tartışmalar tekrar tekrar ortaya çıkmıştır. Kaosta, orijinal isim tersine çevrildi ve isim alışverişi sıkıştı, bu yüzden pembe kısım sonunda erbium içeren bir çözüm olarak belirtildi (çözeltide pembe). Artık sodyum bisülfat veya potasyum sülfat kullanan işçilerin ele geçirildiğine inanılıyorSeryum (IV) oksitYttrium (III) oksit ve kasıtsız olarak terbiyum seryum içeren bir tortu haline dönüştürür. Şimdi “terbiyum” olarak bilinen orijinal yttrium (III) oksidin sadece% 1'i sarımsı bir renk yttrium (III) okside geçmek için yeterlidir. Bu nedenle, Terbium başlangıçta onu içeren ikincil bir bileşendir ve yakın komşuları, gadolinyum ve disprosyum tarafından kontrol edilir.
Daha sonra, diğer nadir toprak elemanları bu karışımdan ayrıldığında, oksidin oranına bakılmaksızın, terbiyum adı nihayetinde tutuldu, nihayet, terbiyumun kahverengi oksit saf formda elde edildi. 19. yüzyıldaki araştırmacılar, parlak sarı veya yeşil nodülleri (III) gözlemlemek için ultraviyole floresan teknolojisini kullanmadılar, bu da terbiyumun katı karışımlarda veya çözümlerde tanınmasını kolaylaştırdı.
Elektron Yapılandırması
Elektron Yapılandırması:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Terbiumun elektron konfigürasyonu [XE] 6S24F9'dur. Normalde, nükleer yük daha fazla iyonize edilemeyecek kadar büyük hale gelmeden önce sadece üç elektron çıkarılabilir, ancak terbiyum durumunda, yarı doldurulmuş terbium, dördüncü elektronun flor gazı gibi çok güçlü oksidanların varlığında daha fazla iyonize olmasına izin verir.
Terbium, bıçakla kesilebilen süneklik, tokluk ve yumuşaklığa sahip gümüş beyaz nadir toprak metalidir. Erime noktası 1360 ℃, kaynama noktası 3123 ℃, yoğunluk 8229 4kg/m3. Erken lantanid ile karşılaştırıldığında, havada nispeten stabildir. Lantanidin dokuzuncu elemanı olarak, terbium güçlü elektriğe sahip bir metaldir. Hidrojen oluşturmak için su ile reaksiyona girer.
Doğada, terbiyum hiçbir zaman fosfokeryum toryum kumu ve gadolinitte bulunan, serbest bir unsur olarak bulunmamıştır. Terbium, genellikle% 0.03 terbiyum içeriğine sahip, monazit kumdaki diğer nadir toprak elementleriyle bir arada bulunur. Diğer kaynaklar, her ikisi de oksit karışımları olan ve% 1'e kadar terbiyum içeren xenotime ve siyah nadir altın cevherlerdir.
Başvuru
Terbium'un uygulanması, çoğunlukla teknoloji yoğun ve bilgi yoğun son teknoloji projeler olan yüksek teknoloji alanlarını ve önemli ekonomik faydaları olan projeleri, çekici kalkınma beklentileri içerir.
Ana uygulama alanları şunları içerir:
(1) karışık nadir topraklar şeklinde kullanılır. Örneğin, tarım için nadir bir toprak bileşiği gübresi ve yem katkı maddesi olarak kullanılır.
(2) Üç birincil floresan tozunda yeşil toz için aktivatör. Modern optoelektronik malzemeler, çeşitli renkleri sentezlemek için kullanılabilen, kırmızı, yeşil ve mavi olmak üzere üç temel fosforun kullanılmasını gerektirir. Ve terbium, birçok yüksek kaliteli yeşil floresan tozlarında vazgeçilmez bir bileşendir.
(3) Magneto optik depolama malzemesi olarak kullanılır. Amorf metal terbium geçiş metal alaşımlı ince filmler, yüksek performanslı manyeto-optik diskler üretmek için kullanılmıştır.
(4) Manyeto optik cam üretimi. Terbium içeren faraday rotatory camı, lazer teknolojisindeki rotatorlar, izolatörler ve sirkülatörler için önemli bir malzemedir.
(5) Terbium dispozyum ferromanyetostriktif alaşımının (terfenol) gelişimi ve geliştirilmesi terbium için yeni uygulamalar açmıştır.
Tarım ve hayvancılık için
Nadir toprak terbiyum, mahsullerin kalitesini artırabilir ve belirli bir konsantrasyon aralığında fotosentez oranını artırabilir. Terbium kompleksleri yüksek biyolojik aktiviteye sahiptir. Terbium'un üçlü kompleksleri, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3 · 3H2O, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ve Escherichia coli üzerinde iyi antibakteriyel ve bakterisidal etkilere sahiptir. Geniş antibakteriyel spektrumları vardır. Bu tür komplekslerin incelenmesi, modern bakterisidal ilaçlar için yeni bir araştırma yönü sağlar.
Lüminesans alanında kullanılır
Modern optoelektronik malzemeler, çeşitli renkleri sentezlemek için kullanılabilen, kırmızı, yeşil ve mavi olmak üzere üç temel fosforun kullanılmasını gerektirir. Ve terbium, birçok yüksek kaliteli yeşil floresan tozlarında vazgeçilmez bir bileşendir. Nadir toprak renkli TV kırmızı floresan tozunun doğumu, yttrium ve europium talebini teşvik etmişse, terbiyum uygulaması ve gelişimi, nadir toprak üç temel renk yeşil floresan tozu tarafından desteklenmiştir. 1980'lerin başında Philips, dünyanın ilk kompakt enerji tasarrufu floresan lambasını icat etti ve hızla küresel olarak teşvik etti. TB3+iyonları, 545nm dalga boyu ile yeşil ışık yayabilir ve neredeyse tüm nadir toprak yeşili fosforlar aktivatör olarak terbiyum kullanır.
Renkli TV katot ışını tüpü (CRT) için yeşil fosfor her zaman ucuz ve verimli olan çinko sülfüre dayanmaktadır, ancak terbiyum tozu her zaman y2sio5 ∶ tb3+, y3 (al, ga) 5O12 ∶ tb3+ve laobr ∶ tb3+ve laobr ∶ tb3+dahil olmak üzere yeşil fosfor olarak kullanılmıştır. Büyük ekranın geliştirilmesi ile yüksek tanımlı televizyon (HDTV), CRT'ler için yüksek performanslı yeşil floresan tozları da geliştirilmektedir. Örneğin, yüksek akım yoğunluğunda mükemmel lüminesans verimliliğine sahip Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+ve Y2SIO5: TB3+'dan oluşan bir hibrit yeşil floresan tozu geliştirilmiştir.
Geleneksel X-ışını floresan tozu kalsiyum tungstattır. 1970'lerde ve 1980'lerde, terbiyum aktive edilmiş kükürt lantan oksit, terbiyum aktifleştirilmiş brom aktanim oksit (yeşil ekranlar için), terbiyum aktifleştirilmiş sülfür yttrium (III)) oksit, vb. X-ışını filmlerinin çözünürlüğünü geliştirin, X-ışını tüplerinin ömrünü uzatın ve enerji tüketimini azaltın. Terbium, tıbbi X-ışını geliştirme ekranları için bir floresan toz aktivatörü olarak da kullanılır, bu da X-ışını dönüşümünün optik görüntülere duyarlılığını büyük ölçüde artırabilir, X-ışını filmlerinin netliğini artırabilir ve X-ışınının insan vücuduna maruz kalma dozunu büyük ölçüde azaltabilir (%50'den fazla).
Terbium, yeni yarı iletken aydınlatma için mavi ışıkla uyarılan beyaz LED fosforda aktivatör olarak da kullanılır. Uyarma ışığı kaynakları olarak mavi ışık yayan diyotlar kullanılarak terbiyum alüminyum manyeto optik kristal fosforlar üretmek için kullanılabilir ve üretilen floresan saf beyaz ışık üretmek için uyarma ışığı ile karıştırılır.
Terbiumdan yapılmış elektrolüminesan malzemeler esas olarak aktivatör olarak terbiyumlu çinko sülfür yeşil fosfor içerir. Ultraviyole ışınlama altında, terbiyum organik kompleksleri güçlü yeşil floresan yayabilir ve ince film elektrolüminesans malzemeleri olarak kullanılabilir. Her ne kadar nadir toprak organik kompleks elektrolüminesan ince filmlerin çalışmasında önemli ilerleme kaydedilmiş olsa da, pratiklikten hala belirli bir boşluk vardır ve nadir toprak organik kompleks elektrolüminesan ince filmler ve cihazlar üzerine yapılan araştırmalar hala derinliğindedir.
Terbiumun floresan özellikleri de floresan probları olarak kullanılır. Örneğin, ofloksasin terbiyum (TB3+) floresan probu, floresan spektrumu ve emilim spektrumu ile ofloksasin terbiyum (Tb3+) kompleksi ile DNA (DNA) arasındaki etkileşimi incelemek için kullanıldı, bu da ofloksasin tb3+probunun DNA molekcesi ile bir groove oluşturabileceğini gösteren ve DNA'nın önemli ölçüde arttırabileceğini gösteriyor. TB3+Sistemi. Bu değişikliğe dayanarak DNA belirlenebilir.
Magneto optik malzemeler için
Manyeto-optik malzemeler olarak da bilinen faraday etkisi olan malzemeler, lazerlerde ve diğer optik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. İki yaygın manyeto optik malzeme türü vardır: manyeto optik kristaller ve manyeto optik cam. Bunlar arasında, manyeto optik kristaller (yttrium demir garnet ve terbium galyum garnet gibi) ayarlanabilir çalışma frekansı ve yüksek termal stabilite avantajlarına sahiptir, ancak pahalı ve üretimi zordur. Ek olarak, yüksek faraday dönme açısına sahip birçok manyeto-optik kristal, kısa dalga aralığında yüksek emilimlere sahiptir ve bu da kullanımlarını sınırlar. Magneto optik kristallerle karşılaştırıldığında, manyeto optik cam yüksek geçirgenlik avantajına sahiptir ve büyük bloklara veya liflere yapılması kolaydır. Şu anda, yüksek faraday etkisi olan manyeto-optik gözlükler esas olarak nadir toprak iyonu katkılı camlardır.
Magneto optik depolama malzemeleri için kullanılır
Son yıllarda, multimedya ve ofis otomasyonunun hızlı gelişimi ile yeni yüksek kapasiteli manyetik disklere olan talep artmaktadır. Yüksek performanslı manyeto-optik diskler üretmek için amorf metal terbium geçiş metal alaşım filmleri kullanılmıştır. Bunlar arasında, TBFECO alaşımlı ince film en iyi performansa sahip. Terbium bazlı manyeto-optik malzemeler büyük ölçekte üretilmiştir ve bunlardan yapılan manyeto-optik diskler bilgisayar depolama bileşenleri olarak kullanılır ve depolama kapasitesi 10-15 kez arttırılır. Büyük kapasite ve hızlı erişim hızının avantajlarına sahiptirler ve yüksek yoğunluklu optik diskler için kullanıldığında on binlerce kez silinebilir ve kaplanabilir. Elektronik bilgi depolama teknolojisinde önemli malzemelerdir. Görünür ve kızılötesine yakın bantlarda en sık kullanılan manyeto-optik malzeme, faraday rotatorları ve izolatörleri yapmak için en iyi manyeto-optik malzeme olan Terbium Galyum Garnet (TGG) tek kristaldir.
Magneto optik cam için
Faraday Magneto Optik Cam, görünür ve kızılötesi bölgelerde iyi şeffaflığa ve izotropiye sahiptir ve çeşitli karmaşık şekiller oluşturabilir. Büyük boyutlu ürünler üretmek kolaydır ve optik liflere çekilebilir. Bu nedenle, manyeto optik izolatörler, manyeto optik modülatörler ve fiber optik akım sensörleri gibi manyeto optik cihazlarda geniş uygulama beklentileri vardır. Görünür ve kızılötesi aralığındaki büyük manyetik moment ve küçük emilim katsayısı nedeniyle, TB3+iyonları manyeto optik camlarda yaygın olarak kullanılan nadir toprak iyonları haline gelmiştir.
Terbium dispozyum ferromanyetostriktif alaşım
20. yüzyılın sonunda, dünya bilimsel ve teknolojik devrimin derinleşmesiyle, yeni nadir toprak uygulanan malzemeler hızla ortaya çıkmaktadır. 1984 yılında, Amerika Birleşik Devletleri Iowa Eyalet Üniversitesi, Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı Ames Laboratuvarı ve ABD Donanma Yüzey Silahları Araştırma Merkezi'nin (daha sonra yerleşik Amerikan Edge Teknoloji Şirketi'nin (ET REMA) ana personeli) ortaklaşa yeni bir nadir toprak akıllı malzeme geliştirdi, yani terbiyum dispozyum devi dev manyetostrik malzeme. Bu yeni akıllı malzeme, elektrik enerjisini hızlı bir şekilde mekanik enerjiye dönüştürmenin mükemmel özelliklerine sahiptir. Bu dev manyetostriktif malzemeden yapılan sualtı ve elektro-akustik dönüştürücüler, deniz ekipmanlarında, yağ kuyu algılama hoparlörlerinde, gürültü ve titreşim kontrol sistemlerinde ve okyanus keşfi ve yeraltı iletişim sistemlerinde başarıyla yapılandırılmıştır. Bu nedenle, terbiyum dispozyum demir dev manyetostriktif malzeme doğar doğmaz, dünyanın dört bir yanındaki sanayileşmiş ülkelerden yaygın bir ilgi gördü. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki kenar teknolojileri 1989 yılında terbiyum dispozyum demir dev manyetostriktif malzemeler üretmeye başladı ve Terfenol D olarak adlandırıldı. Daha sonra İsveç, Japonya, Rusya, Birleşik Krallık ve Avustralya da Terbium Dispozyum Demir devi manyetostrikasyon malzemeleri geliştirdi.
Bu materyalin Amerika Birleşik Devletleri'nde geliştirilmesi geçmişinden, hem materyalin icadı hem de erken tekelci uygulamaları doğrudan askeri endüstri (Donanma gibi) ile ilişkilidir. Her ne kadar Çin'in askeri ve savunma departmanları bu materyal hakkındaki anlayışlarını yavaş yavaş güçlendiriyor. Bununla birlikte, Çin'in kapsamlı ulusal gücü önemli ölçüde arttıktan sonra, 21. yüzyılda askeri rekabet stratejisini gerçekleştirme ve ekipman seviyesini iyileştirme gereksinimleri kesinlikle çok acil olacaktır. Bu nedenle, askeri ve ulusal savunma departmanları tarafından terbiyum dispozyum devi manyetostriktif malzemelerin yaygın kullanımı tarihsel bir zorunluluk olacaktır.
Kısacası, terbiyumun birçok mükemmel özelliği onu birçok fonksiyonel malzemenin vazgeçilmez bir üyesi ve bazı uygulama alanlarında yeri doldurulamaz bir konum haline getirir. Bununla birlikte, Terbium'un yüksek fiyatı nedeniyle, insanlar üretim maliyetlerini azaltmak için terbiyum kullanımından nasıl kaçınılacağını ve en aza indirileceğini inceliyorlar. Örneğin, nadir toprak manyeto-optik malzemeler de düşük maliyetli dispozyum demir kobalt veya gadolinyum terbium kobalt kullanmalıdır; Kullanılması gereken yeşil floresan tozundaki terbiyum içeriğini azaltmaya çalışın. Fiyat, terbiyumun yaygın kullanımını kısıtlayan önemli bir faktör haline gelmiştir. Ancak birçok fonksiyonel malzeme onsuz yapamaz, bu yüzden “bıçak üzerinde iyi çelik kullanma” ilkesine uymak ve terbiyum kullanımını olabildiğince kurtarmaya çalışmalıyız.
Gönderme Zamanı: Tem-05-2023