Terbioappartiene alla categoria dei pesantiterre rare, con una bassa abbondanza nella crosta terrestre a soli 1,1 ppm. L'ossido di terbio rappresenta meno dello 0,01% delle terre rare totali. Anche nell'elevato minerale di terre rare di ioni ioni di iTrium con il più alto contenuto di terbio, il contenuto di terbio rappresenta solo l'1,1-1,2% della terra rara totale, indicando che appartiene alla categoria "nobile" di elementi della terra rara. Per oltre 100 anni dalla scoperta di Terbio nel 1843, la sua scarsità e valore hanno impedito la sua applicazione pratica per molto tempo. È solo negli ultimi 30 anni che Terbio ha mostrato il suo talento unico。
Scoprire la storia
Il chimico svedese Carl Gustaf Mosander scoprì il terbio nel 1843. Ha trovato le sue impurità inOssido di ittrio (III)EY2O3. Yttum prende il nome dal villaggio di Ytterby in Svezia. Prima dell'emergere della tecnologia di scambio ionico, il terbio non era isolato nella sua forma pura.
Mosant prima diviso l'ossido di ittrio (III) in tre parti, tutti presi in considerazione i minerali: ossido di ittrio (III),Ossido di erbio (III)e ossido di terbio. L'ossido di terbio era originariamente composto da una parte rosa, a causa dell'elemento ora noto come erbio. "Ossido di erbio (III)" (incluso quello che ora chiamiamo terbio) era originariamente la parte essenzialmente incolore nella soluzione. L'ossido insolubile di questo elemento è considerato marrone.
I lavoratori successivi difficilmente potevano osservare il piccolo ossido di "erbio (III)" incolore, ma la parte rosa solubile non poteva essere ignorata. I dibattiti sull'esistenza dell'ossido di erbio (III) sono sorti ripetutamente. Nel caos, il nome originale è stato invertito e lo scambio di nomi è stato bloccato, quindi la parte rosa è stata infine menzionata come soluzione contenente erbio (nella soluzione, era rosa). Ora si ritiene che i lavoratori che usano bisogni di bisogni di sodio o solfato di potassioCERIUM (IV) OssidoOssido di ittrio (III) e trasformare involontariamente il terbio in un sedimento contenente cerio. Solo circa l'1% dell'ossido di ittrio originale (III), ora noto come "terbio", è sufficiente per passare un colore giallastro all'ossido di ittrio (III). Pertanto, il terbio è un componente secondario che inizialmente lo conteneva ed è controllato dai suoi vicini immediati, gadolinio e disprosio.
Successivamente, ogni volta che altri elementi di terre rare venivano separati da questa miscela, indipendentemente dalla proporzione dell'ossido, il nome del terbio veniva mantenuto fino a quando infine, l'ossido marrone del terbio veniva ottenuto in forma pura. I ricercatori del XIX secolo non hanno usato la tecnologia di fluorescenza ultravioletta per osservare noduli gialli o verdi brillanti (III), rendendo più facile il riconoscimento del terbio in miscele o soluzioni solide.
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
La configurazione elettronica di terbio è [xe] 6s24f9. Normalmente, solo tre elettroni possono essere rimossi prima che la carica nucleare diventi troppo grande per essere ulteriormente ionizzata, ma nel caso del terbio, il terbio semi riempito consente al quarto elettrone di essere ulteriormente ionizzato in presenza di ossidanti molto forti come il gas di fluoro.
Il terbio è un metallo di terra rara bianca argento con duttilità, tenacità e morbidezza che possono essere tagliate con un coltello. Punto di fusione 1360 ℃, punto di ebollizione 3123 ℃, densità 8229 4 kg/m3. Rispetto al lantanide precoce, è relativamente stabile nell'aria. Come nono elemento del lantanide, il terbio è un metallo con forte elettricità. Reagisce con l'acqua per formare idrogeno.
In natura, il terbio non è mai stato scoperto per essere un elemento libero, una piccola quantità di cui esiste nella sabbia di fosfocerium di Thorium e nella gadolinite. Il terbio coesiste con altri elementi di terre rare nella sabbia monazita, con un contenuto di terbio generalmente dello 0,03%. Altre fonti sono minerali d'oro rari di xenotime e neri, entrambi miscele di ossidi e contengono fino all'1% di terbio.
Applicazione
L'applicazione del terbio coinvolge principalmente campi ad alta tecnologia, che sono progetti all'avanguardia ad alta intensità di conoscenza e di conoscenza, nonché progetti con significativi benefici economici, con prospettive di sviluppo interessanti.
Le principali aree di applicazione includono:
(1) utilizzato sotto forma di terre rare miste. Ad esempio, viene usato come fertilizzante composto terrestre raro e additivo per mangimi per l'agricoltura.
(2) Attivatore per polvere verde in tre polveri fluorescenti primarie. I moderni materiali optoelettronici richiedono l'uso di tre colori di base dei fosfori, vale a dire rosso, verde e blu, che possono essere utilizzati per sintetizzare vari colori. E il terbio è un componente indispensabile in molte polveri fluorescenti verdi di alta qualità.
(3) usato come materiale di conservazione ottico magneto. Film sottili in lega di metallo di transizione in metallo amorfo sono stati utilizzati per produrre dischi magneto-ottici ad alte prestazioni.
(4) Manufacturing Magneto Optical Glass. Il vetro rotatorio Faraday contenente terbio è un materiale chiave per la produzione di rotatori, isolatori e circolatori nella tecnologia laser.
(5) Lo sviluppo e lo sviluppo della lega di ferromagnetostrictive di ferromagnetostrictive del terbio (Terfenol) ha aperto nuove applicazioni per il terbio.
Per l'agricoltura e l'allevamento di animali
Il terbio delle terre rare può migliorare la qualità delle colture e aumentare il tasso di fotosintesi all'interno di un determinato intervallo di concentrazione. I complessi del terbio hanno un'elevata attività biologica. I complessi ternari di terbio, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3 · 3H2O, hanno buoni effetti antibatterici e battericidi sullo Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ed Escherichia coli. Hanno un ampio spettro antibatterico. Lo studio di tali complessi fornisce una nuova direzione di ricerca per i moderni farmaci battericidi.
Utilizzato nel campo della luminescenza
I moderni materiali optoelettronici richiedono l'uso di tre colori di base dei fosfori, vale a dire rosso, verde e blu, che possono essere utilizzati per sintetizzare vari colori. E il terbio è un componente indispensabile in molte polveri fluorescenti verdi di alta qualità. Se la nascita della polvere fluorescente rossa a colori della terra rara ha stimolato la domanda di ittrio ed europio, l'applicazione e lo sviluppo del terbio sono stati promossi dalla terra di terre rare a tre colori fluorescenti verdi per lampade. All'inizio degli anni '80, Philips inventò la prima lampada fluorescente a risparmio energetico compatto al mondo e la promise rapidamente a livello globale. Gli ioni TB3+possono emettere luce verde con una lunghezza d'onda di 545 nm e quasi tutti i fosfori verdi della terra rara usano il terbio come attivatore.
Il fosforo verde per il tubo a raggi del catodo TV a colori (CRT) è sempre stato basato sul solfuro di zinco, che è economico ed efficiente, ma la polvere di terbio è sempre stata usata come fosforo verde per la proiezione TV a colori, incluso Y2SIO5 ∶ TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12 ∶ TB3+e LAOBR ∶ TB3+. Con lo sviluppo di televisori ad alta definizione (HDTV) ad alta definizione a schermo, vengono anche sviluppate polveri fluorescenti verdi ad alte prestazioni per i CRT. Ad esempio, è stata sviluppata una polvere fluorescente verde ibrida all'estero, costituito da Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+e Y2SIO5: TB3+, che hanno un'eccellente efficienza di luminescenza ad alta densità di corrente.
La tradizionale polvere fluorescente a raggi X è il tungstato di calcio. Negli anni '70 e '80, furono sviluppati fosfori di terre rare per gli schermi intensificanti, come ossido di zolfo lantanum di zolfo attivato dal terbio, ossido di bromo di bromino attivato dal terbio (per gli schermi verdi), irradici di zolfo attivati per il tercio per i pazienti a scatto di zolfo (III) rispetto all'ottimo di calcio, a causa di una polvere per la terra, a causa di una polvere per il calcio, di miglioramento dell'irra La risoluzione dei film a raggi X, prolungare la durata della durata dei tubi a raggi X e ridurre il consumo di energia. Il terbio è anche usato come attivatore a polvere fluorescente per gli schermi di potenziamento dei raggi X medici, che possono migliorare notevolmente la sensibilità della conversione dei raggi X in immagini ottiche, migliorare la chiarezza dei film a raggi X e ridurre notevolmente la dose di esposizione dei raggi X al corpo umano (di oltre il 50%).
Il terbio è anche usato come attivatore nel fosforo a LED bianco eccitato dalla luce blu per la nuova illuminazione a semiconduttore. Può essere usato per produrre fosfori di cristalli ottici in alluminio terbio, usando diodi a emissione di luce blu come sorgenti di luce di eccitazione e la fluorescenza generata viene miscelata con la luce di eccitazione per produrre luce bianca pura.
I materiali elettroluminescenti realizzati in terbio comprendono principalmente il fosforo verde solfuro di zinco con terbio come attivatore. Sotto l'irradiazione ultravioletta, i complessi organici del terbio possono emettere una forte fluorescenza verde e possono essere usati come materiali elettroluminescenti a film sottile. Sebbene siano stati compiuti progressi significativi nello studio dei film sottili elettroluminescenti complessi organici delle terre rare, c'è ancora un certo divario dalla praticità e la ricerca su film e dispositivi elettroluminescenti complessi organici delle terre rare è ancora approfondita.
Le caratteristiche di fluorescenza del terbio sono anche usate come sonde di fluorescenza. 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 Sistema TB3+. Sulla base di questo cambiamento, è possibile determinare il DNA.
Per materiali ottici magneto
I materiali con effetto faraday, noto anche come materiali magneto-ottici, sono ampiamente utilizzati nei laser e in altri dispositivi ottici. Esistono due tipi comuni di materiali ottici magneti: cristalli ottici magneti e vetro ottico magneto. Tra questi, i cristalli magneto-ottici (come il granato di ferro ittrio e il granato di gallio terbio) hanno i vantaggi della frequenza operativa regolabile e dell'alta stabilità termica, ma sono costosi e difficili da produrre. Inoltre, molti cristalli magneto-ottici con elevato angolo di rotazione di Faraday hanno un elevato assorbimento nella gamma di onde corte, il che ne limita l'uso. Rispetto ai cristalli ottici Magneto, il vetro ottico Magneto ha il vantaggio di elevata trasmittanza ed è facile da realizzare in grandi blocchi o fibre. Al momento, gli occhiali magneto-ottici con elevato effetto Faraday sono principalmente occhiali drogati a ioni di terre rare.
Utilizzato per materiali di stoccaggio ottico magneto
Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo della multimedia e dell'automazione degli uffici, la domanda di nuovi dischi magnetici ad alta capacità è aumentata. I film in lega di metallo di transizione in metallo amorfo sono stati utilizzati per produrre dischi magneto-ottici ad alte prestazioni. Tra questi, il film sottile in lega TBFECO ha la migliore performance. I materiali magneto-ottici a base di terbio sono stati prodotti su larga scala e i dischi magneto-ottici realizzati da essi vengono utilizzati come componenti di archiviazione del computer, con capacità di archiviazione aumentata di 10-15 volte. Hanno i vantaggi di grande capacità e velocità di accesso rapido e possono essere cancellati e rivestiti decine di migliaia di volte se utilizzati per dischi ottici ad alta densità. Sono materiali importanti nella tecnologia elettronica di stoccaggio delle informazioni. Il materiale magneto-ottico più comunemente usato nelle bande visibili e vicino all'infrazione è il singolo cristallo di granato di gallio (TGG), che è il miglior materiale magneto-ottico per la produzione di rotatori e isolatori di Faraday.
Per il vetro ottico magneto
Il vetro ottico di Faraday Magneto ha una buona trasparenza e isotropia nelle regioni visibili e a infrarossi e può formare varie forme complesse. È facile produrre prodotti di grandi dimensioni e può essere attratto da fibre ottiche. Pertanto, ha ampie prospettive di applicazione in dispositivi ottici magneto come isolatori ottici magneto, modulatori ottici magneto e sensori di corrente in fibra ottica. A causa del suo grande momento magnetico e del piccolo coefficiente di assorbimento nell'intervallo visibile e a infrarossi, gli ioni TB3+sono diventati comunemente usati ioni terrestre rare in occhiali ottici magneti.
Terbium Disprosium Ferromagnetostrictive Letre
Alla fine del 20 ° secolo, con l'approfondimento della rivoluzione scientifica e tecnologica mondiale, stanno emergendo rapidamente nuovi materiali applicati in terre rare. Nel 1984, l'Università dello Stato dello Iowa degli Stati Uniti, Ames Laboratory del Dipartimento per l'Energia degli Stati Uniti degli Stati Uniti e del Centro di ricerca sulle armi superficiali della Marina degli Stati Uniti (il personale principale della successiva società di tecnologia di Edge American (ET Rema) è venuto dal centro) ha sviluppato congiuntamente un nuovo materiale smart di terre rare, vale a dire materiale magnetostrictivo gigante magnetico. Questo nuovo materiale intelligente ha le eccellenti caratteristiche di convertire rapidamente l'energia elettrica in energia meccanica. I trasduttori subacquei ed elettroacustici realizzati con questo gigantesco materiale magnetostrittivo sono stati configurati con successo in apparecchiature navali, altoparlanti di rilevamento dei pozzi di petrolio, sistemi di controllo del rumore e delle vibrazioni e dei sistemi di esplorazione dell'oceano e di comunicazione sotterranea. Pertanto, non appena nacque il materiale magnetostrittivo del gigante di ferro del disprosio del terbio, ricevette una diffusa attenzione da paesi industrializzati di tutto il mondo. Le tecnologie di Edge negli Stati Uniti hanno iniziato a produrre materiali magnetostrittivi giganti in ferro di ferro del terbio nel 1989 e li hanno nominati Terfenol D. Successivamente, Svezia, Giappone, Russia, Regno Unito e Australia hanno anche sviluppato materiali magnetostrittivi giganti del gigante di ferro del terbio.
Dalla storia dello sviluppo di questo materiale negli Stati Uniti, sia l'invenzione del materiale che le sue prime applicazioni monopolistiche sono direttamente correlate all'industria militare (come la Marina). Sebbene i dipartimenti militari e di difesa cinesi stiano gradualmente rafforzando la loro comprensione di questo materiale. Tuttavia, dopo che il potere nazionale globale della Cina è aumentato in modo significativo, i requisiti per la realizzazione della strategia competitiva militare nel 21 ° secolo e il miglioramento del livello di attrezzatura saranno sicuramente molto urgenti. Pertanto, l'uso diffuso di materiali magnetostrittivi del gigante di ferro del disprosio del terbio da parte dei dipartimenti di difesa militare e nazionale sarà una necessità storica.
In breve, le molte eccellenti proprietà del terbio lo rendono un membro indispensabile di molti materiali funzionali e una posizione insostituibile in alcuni campi di applicazione. Tuttavia, a causa dell'elevato prezzo del terbio, le persone hanno studiato come evitare e ridurre al minimo l'uso del terbio al fine di ridurre i costi di produzione. Ad esempio, i materiali magneto-ottici delle terre rare dovrebbero anche usare il cobalto di ferro a basso costo a disprosio o il cobalto di terbio gadolinio il più possibile; Cerca di ridurre il contenuto di terbio nella polvere fluorescente verde che deve essere utilizzata. Il prezzo è diventato un fattore importante che limita l'uso diffuso del terbio. Ma molti materiali funzionali non possono fare a meno, quindi dobbiamo aderire al principio di "usare un buon acciaio sulla lama" e cercare di salvare il più possibile l'uso del terbio.
Tempo post: JUL-05-2023