TerbiyumAğır nadir toprak elementleri kategorisine girer ve Dünya kabuğunda düşük miktarda bulunur (sadece 1,1 ppm).Terbiyum oksittoplam nadir toprak elementlerinin %0,01'inden daha azını oluşturur. En yüksek terbiyum içeriğine sahip yüksek itriyum iyon tipi ağır nadir toprak cevherinde bile, terbiyum içeriği toplamın yalnızca %1,1-1,2'sini oluştururnadir toprak, bunun "asil" kategorisine ait olduğunu gösteriyornadir toprakelementler. Terbiyumun 1843'te keşfedilmesinden bu yana geçen 100 yılı aşkın süredir, kıtlığı ve değeri uzun süre pratik uygulamasını engelledi. Sadece son 30 yıldaterbiyumeşsiz yeteneğini ortaya koymuştur.
Tarihi Keşfetmek
İsveçli kimyager Carl Gustaf Mosander 1843 yılında terbiyumu keşfetti. Terbiyumun safsızlıklarını keşfetti.itriyum oksitVeY2O3. İtriyumadını İsveç'teki Itby köyünden almıştır. İyon değişim teknolojisinin ortaya çıkmasından önce, terbiyum saf haliyle izole edilmiyordu.
Mossander ilk önce bölündüitriyum oksitüç parçaya bölünmüş, hepsi cevherlerin adını taşıyor:itriyum oksit, erbiyum oksit, Veterbiyum oksit. Terbiyum oksitbaşlangıçta pembe bir parçadan oluşuyordu, şimdi pembe olarak bilinen element nedeniyleerbiyum. Erbiyum oksit(şimdi terbiyum dediğimiz şey dahil) başlangıçta çözeltide renksiz bir parçaydı. Bu elementin çözünmeyen oksidi kahverengi olarak kabul edilir.
Daha sonraki işçiler minik renksiz "erbiyum oksit", ancak çözünebilir pembe kısım göz ardı edilemez. Varlığı hakkındaki tartışmaerbiyum oksittekrar tekrar ortaya çıkmıştır. Karmaşada, orijinal isim tersine çevrilmiş ve isimlerin değişimi sıkışmış, bu yüzden pembe kısım sonunda erbiyum içeren bir çözelti olarak anılmıştır (çözeltide, pembe idi). Şimdi, seryum dioksiti çıkarmak için sodyum disülfür veya potasyum sülfat kullanan işçilerinitriyum oksitistemeden dönmekterbiyumseryum içeren çökeltilere dönüşür. Şu anda 'olarak bilinirterbiyum', orijinalin yalnızca yaklaşık %1'iitriyum oksitmevcuttur, ancak bu açık sarı bir renk iletmek için yeterlidiritriyum oksit. Öyleyse,terbiyumbaşlangıçta onu içeren ikincil bir bileşendir ve yakın komşuları tarafından kontrol edilir,gadolinyumVedisporsiyum.
Daha sonra, başka ne zamannadir toprakBu karışımdan, oksit oranına bakılmaksızın elementler ayrıldı, terbiyum adı, son olarak kahverengi oksit elde edilene kadar korundu.terbiyumsaf halde elde edildi. 19. yüzyıldaki araştırmacılar parlak sarı veya yeşil nodülleri (III) gözlemlemek için ultraviyole floresan teknolojisini kullanmadılar, bu da terbiyumun katı karışımlarda veya çözeltilerde tanınmasını kolaylaştırdı.
Elektron konfigürasyonu
Elektronik düzen:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Elektronik düzenlemeterbiyum[Xe] 6s24f9'dur. Normalde, nükleer yük daha fazla iyonize edilemeyecek kadar büyük hale gelmeden önce sadece üç elektron çıkarılabilir. Ancak, durumundaterbiyum, yarı doluterbiyumFlor gazı gibi çok güçlü bir oksidan varlığında dördüncü elektronun daha fazla iyonlaşmasına olanak sağlar.
Metal
Terbiyumbıçakla kesilebilen süneklik, tokluk ve yumuşaklığa sahip gümüş beyazı nadir bir toprak metalidir. Erime noktası 1360 ℃, kaynama noktası 3123 ℃, yoğunluk 8229 4kg/m3. Erken lantanit elementleriyle karşılaştırıldığında, havada nispeten kararlıdır. Lantanit elementlerinin dokuzuncu elementi olan terbiyum, suyla reaksiyona girerek hidrojen gazı oluşturan oldukça yüklü bir metaldir.
Doğada,terbiyumfosfor seryum toryum kumu ve silisyum berilyum itriyum cevherinde az miktarda bulunan serbest bir element olduğu hiç bulunamamıştır.Terbiyummonazit kumunda diğer nadir toprak elementleriyle birlikte bulunur ve genellikle %0,03 terbiyum içeriğine sahiptir. Diğer kaynaklar arasında, her ikisi de %1'e kadar terbiyum içeren oksit karışımları olan itriyum fosfat ve nadir toprak altını bulunur.
Başvuru
Uygulamasıterbiyumçoğunlukla teknoloji yoğun ve bilgi yoğun son teknoloji projelerinin yanı sıra önemli ekonomik getirisi olan, cazip gelişme olanaklarına sahip yüksek teknoloji alanlarını kapsamaktadır.
Başlıca uygulama alanları şunlardır:
(1) Karışık nadir toprak elementleri formunda kullanılır. Örneğin, tarımda nadir toprak bileşik 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 fosfor renginin kullanımını gerektirir. VeterbiyumBirçok yüksek kaliteli yeşil floresan tozunun vazgeçilmez bir bileşenidir.
(3) Manyeto optik depolama malzemesi olarak kullanılır. Amorf metal terbiyum geçiş metali alaşımı ince filmler, yüksek performanslı manyeto optik diskler üretmek için kullanılmıştır.
(4) Manyeto optik cam üretimi. Terbiyum içeren Faraday döner camı, lazer teknolojisinde rotatörler, izolatörler ve sirkülatörler üretmek için önemli bir malzemedir.
(5) Terbiyum disprozyum ferromanyetikstriktif alaşımının (TerFenol) geliştirilmesi ve geliştirilmesi, terbiyum için yeni uygulamalar açmıştır.
Tarım ve hayvancılık için
Nadir toprakterbiyumbelirli bir konsantrasyon aralığında bitkilerin kalitesini iyileştirebilir ve fotosentez hızını artırabilir. Terbiyum kompleksleri yüksek biyolojik aktiviteye sahiptir ve üçlü kompleksleriterbiyum, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ve Escherichia coli üzerinde iyi antibakteriyel ve bakterisidal etkilere sahiptir ve geniş spektrumlu antibakteriyel özelliklere sahiptir. Bu 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 fosfor renginin kullanımını gerektirir. Ve terbiyum, birçok yüksek kaliteli yeşil floresan tozunda vazgeçilmez bir bileşendir. Nadir toprak renkli TV kırmızı floresan tozunun doğuşu, talebi teşvik ettiyseitriyumVeevropiyum, ardından terbiyumun uygulanması ve geliştirilmesi lambalar için nadir toprak üç birincil renkli yeşil floresan tozu tarafından desteklenmiştir. 1980'lerin başında, Philips dünyanın ilk kompakt enerji tasarruflu floresan lambasını icat etti ve bunu hızla küresel olarak tanıttı. Tb3+ iyonları 545nm dalga boyunda yeşil ışık yayabilir ve neredeyse tüm nadir toprak yeşil floresan tozlarıterbiyum, bir aktivatör olarak.
Renkli TV katot ışın tüpleri (CRT'ler) için kullanılan yeşil floresan tozu her zaman esas olarak ucuz ve verimli çinko sülfüre dayalı olmuştur, ancak terbiyum tozu her zaman Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ ve LaOBr: Tb3+ gibi projeksiyon renkli TV yeşil tozu olarak kullanılmıştır. Büyük ekranlı yüksek çözünürlüklü televizyonun (HDTV) gelişmesiyle birlikte, 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 yurtdışında geliştirilmiştir.
Geleneksel X-ışını floresan tozu kalsiyum tungstattır. 1970'lerde ve 1980'lerde, duyarlılık ekranları için nadir toprak floresan tozları geliştirildi, örneğin:terbiyum, aktifleştirilmiş lantan sülfür oksit, terbiyum aktifleştirilmiş lantan bromür oksit (yeşil ekranlar için) ve terbiyum aktifleştirilmiş itriyum sülfür oksit. Kalsiyum tungstat ile karşılaştırıldığında, nadir toprak floresan tozu hastalar için X-ışını ışınlama süresini %80 oranında azaltabilir, X-ışını filmlerinin çözünürlüğünü iyileştirebilir, X-ışını tüplerinin ömrünü uzatabilir ve enerji tüketimini azaltabilir. Terbiyum ayrıca tıbbi X-ışını geliştirme ekranları için floresan tozu aktivatörü olarak kullanılır, bu da X-ışınının optik görüntülere dönüştürülmesinin hassasiyetini büyük ölçüde artırabilir, X-ışını filmlerinin netliğini iyileştirebilir ve insan vücudunun maruz kaldığı X-ışınları dozunu büyük ölçüde azaltabilir (%50'den fazla).
TerbiyumAyrıca yeni yarı iletken aydınlatma için mavi ışıkla uyarılan beyaz LED fosforunda bir aktivatör olarak kullanılır. Uyarım ışık kaynakları olarak mavi ışık yayan diyotlar kullanılarak terbiyum alüminyum manyeto optik kristal fosforları üretmek için kullanılabilir ve üretilen floresans saf beyaz ışık üretmek için uyarım ışığıyla karıştırılır
Terbiyumdan yapılan elektrolüminesan malzemeler esas olarak çinko sülfür yeşil floresan tozunu içerirterbiyumaktivatör olarak. Ultraviyole ışınlama altında, terbiyumun organik kompleksleri güçlü yeşil floresans yayabilir ve ince film elektrolüminesans malzemeler olarak kullanılabilir. Çalışmada önemli ilerlemeler kaydedilmiş olmasına rağmennadir toprakOrganik kompleks elektrolüminesan ince filmlerin geliştirilmesinde pratiklikten hala belirli bir boşluk vardır ve nadir toprak organik kompleks elektrolüminesan ince filmler ve cihazlar üzerindeki araştırmalar hala derinlemesinedir.
Terbiyumun floresan özellikleri floresan probları olarak da kullanılır. Ofloksasin terbiyum (Tb3+) kompleksi ile deoksiribonükleik asit (DNA) arasındaki etkileşim, ofloksasin terbiyumun (Tb3+) floresan probu gibi floresan ve emilim spektrumları kullanılarak incelendi. Sonuçlar, ofloksasin Tb3+ probunun DNA molekülleriyle bir oluk bağı oluşturabildiğini ve deoksiribonükleik asidin ofloksasin Tb3+ sisteminin floresansını önemli ölçüde artırabildiğini gösterdi. Bu değişime dayanarak deoksiribonükleik asit belirlenebilir.
Manyeto optik malzemeler için
Faraday etkili malzemeler, manyeto-optik malzemeler olarak da bilinir, lazerlerde ve diğer optik aygıtlarda yaygın olarak kullanılır. İki yaygın manyeto-optik malzeme türü vardır: manyeto-optik kristaller ve manyeto-optik cam. Bunlar arasında manyeto-optik kristaller (itriyum demir garnet ve terbiyum galyum garnet gibi) ayarlanabilir çalışma frekansı ve yüksek termal kararlılık avantajlarına sahiptir, ancak pahalıdır ve üretimi zordur. Ayrıca, yüksek Faraday dönüş açılarına sahip birçok manyeto-optik kristal, kısa dalga aralığında yüksek emilime sahiptir ve bu da kullanımlarını sınırlar. Manyeto-optik kristallerle karşılaştırıldığında, manyeto-optik cam yüksek geçirgenlik avantajına sahiptir ve büyük bloklara veya liflere dönüştürülmesi kolaydır. Şu anda, yüksek Faraday etkili manyeto-optik camlar çoğunlukla nadir toprak iyon katkılı camlardır.
Manyeto optik depolama malzemeleri için kullanılır
Son yıllarda, multimedya ve ofis otomasyonunun hızla gelişmesiyle birlikte, yeni yüksek kapasiteli manyetik disklere olan talep artmaktadır. Amorf metal terbiyum geçiş metal alaşımlı ince filmler, yüksek performanslı manyeto-optik diskler üretmek için kullanılmıştır. Bunlar arasında, TbFeCo alaşımlı ince film en iyi performansa sahiptir. Terbiyum bazlı manyeto-optik malzemeler büyük ölçekte üretilmiştir ve bunlardan üretilen manyeto-optik diskler, depolama kapasitesi 10-15 kat artırılmış bilgisayar depolama bileşenleri olarak kullanılmaktadır. Büyük kapasite ve hızlı erişim hızı avantajlarına sahiptirler ve yüksek yoğunluklu optik diskler için kullanıldığında on binlerce kez silinebilir ve kaplanabilirler. Elektronik bilgi depolama teknolojisinde önemli malzemelerdir. Görünür ve yakın kızılötesi bantlarda en yaygın kullanılan manyeto-optik malzeme, Faraday rotatörleri ve izolatörleri yapmak için en iyi manyeto-optik malzeme olan Terbiyum Galyum Garnet (TGG) tek kristalidir.
Manyeto optik cam için
Faraday manyeto optik camı, görünür ve kızılötesi bölgelerde iyi şeffaflığa ve izotropiye sahiptir ve çeşitli karmaşık şekiller oluşturabilir. Büyük boyutlu ürünler üretmek kolaydır ve optik fiberlere 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 aralıktaki büyük manyetik momenti ve küçük emilim katsayısı nedeniyle, Tb3+ iyonları manyeto optik camlarda yaygın olarak kullanılan nadir toprak iyonları haline gelmiştir.
Terbiyum disprozyum ferromanyetikostriktif alaşım
20. yüzyılın sonunda, dünya teknolojik devriminin sürekli derinleşmesiyle birlikte, yeni nadir toprak uygulama malzemeleri hızla ortaya çıktı. 1984 yılında, Iowa Eyalet Üniversitesi, ABD Enerji Bakanlığı'nın Ames Laboratuvarı ve ABD Deniz Kuvvetleri Yüzey Silahları Araştırma Merkezi (daha sonra kurulan Edge Technology Corporation'ın (ET REMA) ana personelinin geldiği yer) yeni bir nadir toprak akıllı malzemesi, yani terbiyum disprozyum ferromanyetik manyetostriktif malzeme geliştirmek için işbirliği yaptı. Bu yeni akıllı malzeme, elektrik enerjisini mekanik enerjiye hızla dönüştürme konusunda mükemmel özelliklere sahiptir. Bu dev manyetostriktif malzemeden yapılmış su altı ve elektro-akustik dönüştürücüler, deniz ekipmanlarında, petrol kuyusu tespit hoparlörlerinde, gürültü ve titreşim kontrol sistemlerinde ve okyanus keşif ve yer altı iletişim sistemlerinde başarıyla yapılandırılmıştır. Bu nedenle, terbiyum disprozyum demir devi manyetostriktif malzeme doğar doğmaz, dünya çapında sanayileşmiş ülkelerden yaygın ilgi gördü. ABD'li Edge Technologies, 1989 yılında terbiyum disprozyum demir devi manyetostriktif malzemeleri üretmeye başladı ve bunlara Terfenol D adını verdi. Daha sonra İsveç, Japonya, Rusya, Birleşik Krallık ve Avustralya da terbiyum disprozyum demir devi manyetostriktif malzemeleri geliştirdi.
Bu malzemenin Amerika Birleşik Devletleri'nde geliştirilmesinin geçmişinden, hem malzemenin icadı hem de erken tekelci uygulamaları doğrudan askeri endüstriyle (donanma gibi) ilgilidir. Çin'in askeri ve savunma bakanlıkları bu malzemeye ilişkin anlayışlarını giderek güçlendiriyor olsa da. Ancak, Çin'in kapsamlı ulusal gücünün önemli ölçüde artmasıyla, 21. yüzyıl askeri rekabet stratejisine ulaşma ve ekipman seviyelerini iyileştirme talebi kesinlikle çok acil olacaktır. Bu nedenle, askeri ve ulusal savunma bakanlıkları tarafından terbiyum disprozyum demir devi manyetostriktif malzemelerin yaygın kullanımı tarihi bir gereklilik olacaktır.
Kısacası, birçok mükemmel özelliği varterbiyumbirçok işlevsel malzemenin vazgeçilmez bir üyesi ve bazı uygulama alanlarında yeri doldurulamaz bir konum haline getirir. Ancak, terbiyumun yüksek fiyatı nedeniyle, insanlar üretim maliyetlerini düşürmek için terbiyum kullanımından nasıl kaçınılacağını ve en aza indirileceğini araştırmaktadır. Örneğin, nadir toprak manyeto-optik malzemeleri de düşük maliyetlidisprozyum demirmümkün olduğunca kobalt veya gadolinyum terbiyum kobalt; kullanılması gereken yeşil floresan tozundaki terbiyum içeriğini azaltmaya çalışın. Fiyat, yaygın kullanımını kısıtlayan önemli bir faktör haline gelmiştirterbiyumAncak birçok işlevsel malzeme onsuz yapamaz, bu yüzden "bıçakta iyi çelik kullanma" ilkesine uymalı ve kullanımından tasarruf etmeye çalışmalıyız.terbiyumMümkün olduğu kadar.
Gönderi zamanı: 25-Eki-2023