TerbioAppartiene alla categoria di terre rare pesanti, con una bassa abbondanza nella crosta terrestre a soli 1,1 ppm.Ossido di terbiorappresenta meno dello 0,01% delle terre rare totali. Anche nell'elevato minerale di terre rare pesanti del tipo iTrium con il più alto contenuto di terbio, il contenuto di terbio rappresenta solo l'1,1-1,2% del totaleterra rara, indicando che appartiene alla categoria "nobile" diterra raraelementi. 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 anniterbioha mostrato il suo talento unico.
Scoprire la storia
Il chimico svedese Carl Gustaf Mosander scoprì il terbio nel 1843. Ha scoperto le sue impurità inossido di ittrioEY2O3. Ittrioprende il nome dal villaggio di Itby in Svezia. Prima dell'emergere della tecnologia di scambio ionico, il terbio non era isolato nella sua forma pura.
Mossandro per primo divisoossido di ittrioIn tre parti, tutte intitolata ai minerali:ossido di ittrio, ossido di erbio, Eossido di terbio. Ossido di terbioera originariamente composto da una parte rosa, a causa dell'elemento ora noto comeerbio. Ossido di erbio(incluso quello che ora chiamiamo Terbio) era originariamente una parte incolore in soluzione. L'ossido insolubile di questo elemento è considerato marrone.
I lavoratori successivi hanno trovato difficile osservare piccoli incolori "ossido di erbio“, Ma la parte rosa solubile non può essere ignorata. Il dibattito sull'esistenza diossido di erbioè emerso 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 disolfuro di sodio o solfato di potassio per rimuovere il biossido di cerioossido di ittriogirare involontariamenteterbioin cerio contenente precipitati. Attualmente noto come 'terbio', solo circa l'1% dell'originaleossido di ittrioè presente, ma questo è sufficiente per trasmettere un colore giallo chiaro aossido di ittrio. Perciò,terbioè un componente secondario che inizialmente lo conteneva ed è controllato dai suoi vicini immediati,GadolinioEDisprosium.
Successivamente, ogni volta che altriterra raraGli elementi furono separati da questa miscela, indipendentemente dalla proporzione dell'ossido, il nome del terbio fu trattenuto fino a quando infine, l'ossido marrone diterbioè stato 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
Layout elettronico:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
La disposizione elettronica diterbioè [xe] 6s24f9. Normalmente, solo tre elettroni possono essere rimossi prima che la carica nucleare diventi troppo grande per essere ulteriormente ionizzata. Tuttavia, nel caso diterbio, il semi riempitoterbioConsente un'ulteriore ionizzazione del quarto elettrone in presenza di un ossidante molto forte come il gas di fluoro.
Metallo
Terbioè un metallo di terra rare bianco 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 ai primi elementi del lantanide, è relativamente stabile nell'aria. Il nono elemento di Lantanide Elements, Terbium, è un metallo altamente carico che reagisce con l'acqua per formare gas idrogeno.
In natura,terbioNon è mai stato scoperto che sia un elemento libero, presente in piccole quantità nella sabbia di Thorium di cerio fosforo e nel minerale di ittrio di berillio al silicio.TerbioCoesiste con altri elementi di terre rare nella sabbia monazita, con un contenuto di terbio generalmente dello 0,03%. Altre fonti includono il fosfato di ittrio e l'oro delle terre rare, entrambe miscele di ossidi contenenti fino all'1% di terbio.
Applicazione
L'applicazione diterbioPrincipalmente coinvolge campi ad alta tecnologia, che sono progetti all'avanguardia ad alta intensità di conoscenza, nonché progetti con benefici economici significativi, 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. Eterbioè un componente indispensabile in molte polveri fluorescenti verdi di alta qualità.
(3) usato come materiale di conservazione ottico magneto. Film sottili in lega di transizione in metallo di terbio in metallo amorfo sono stati utilizzati per produrre dischi ottici a magneto 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
Terra raraterbiopuò migliorare la qualità delle colture e aumentare il tasso di fotosintesi all'interno di un certo intervallo di concentrazione. I complessi del terbio hanno un'elevata attività biologica e i complessi ternari diterbio, TB (ALA) 3BenIM (CLO4) 3-3H2O, hanno buoni effetti antibatterici e battericidi sulle proprietà antibatteriche a livello ampio spettro. Lo studio di questi 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 del colore della terra rara ha stimolato la domanda diittrioEEuropio, quindi l'applicazione e lo sviluppo del terbio sono stati promossi da terre rare a tre polvere fluorescente di colore verde primario 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 una luce verde con una lunghezza d'onda di 545 nm e quasi tutte le polveri fluorescenti verdi rare usanoterbio, come attivatore.
La polvere fluorescente verde utilizzata per i tubi a raggi del catodo TV a colori (CRT) è sempre stata principalmente basata su solfuro di zinco economico ed efficiente, ma la polvere di terbio è sempre stata usata come polvere verde TV a colore di proiezione, come 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 sviluppate polveri fluorescenti della Terra rara per gli schermi di sensibilizzazione, cometerbio, ossido di solfuro di lantanio attivato, ossido di bromuro di lantanio attivato dal terbio (per schermi verdi) e ossido di solfuro di ittrio attivato dal terbio. Rispetto al tungstato di calcio, la polvere fluorescente di terra rara può ridurre il tempo di irradiazione dei raggi X per i pazienti dell'80%, migliorare la risoluzione dei film a raggi X, estendere 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%).
Terbioè 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 in alluminio, 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 polvere fluorescente verde zincoterbiocome 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 diterra raraFilm sottili elettroluminescenti complessi organici, c'è ancora un certo divario dalla praticità e la ricerca sui film e sui dispositivi elettroluminescenti complessi organici di terre rare è ancora approfondita.
Le caratteristiche di fluorescenza del terbio sono anche usate come sonde di fluorescenza. L'interazione tra il complesso di terbio di floxacina (TB3+) e l'acido deossiribonucleico (DNA) è stata studiata usando spettri di fluorescenza e assorbimento, come la sonda di fluorescenza di terbio di floxacina (TB3+). I risultati hanno mostrato che la sonda Ofloxacina TB3+può formare un legame con le molecole di DNA e l'acido desossiribonucleico può migliorare significativamente la fluorescenza del sistema Ofloxacina Tb3+. Sulla base di questo cambiamento, è possibile determinare l'acido deossiribonucleico.
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 elevati angoli 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. Film sottili in lega di transizione in metallo di terbio in metallo amorfo sono stati utilizzati per produrre dischi ottici a magneto 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 il continuo approfondimento della rivoluzione tecnologica mondiale, stavano rapidamente emergendo nuovi materiali di applicazione delle terre rare. Nel 1984, lo Iowa State University, il laboratorio di Ames del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e il Centro di ricerca sulle armi di superficie della Marina degli Stati Uniti (da cui arrivò il personale principale della successiva società di tecnologia Edge (ET Rema)) per sviluppare un nuovo materiale intelligente della Terra rara, vale a dire materiale magnetico ferromagnetico a tercio. Questo nuovo materiale intelligente ha 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, con il significativo miglioramento della forza nazionale completa della Cina, la domanda di raggiungimento di una strategia competitiva militare del 21 ° secolo e il miglioramento dei livelli di attrezzatura sarà sicuramente molto urgente. 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 diterbioRendilo 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 a basso costoferro disprosiocobalto o gadolinio terbio cobalt 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 diffusoterbio. Ma molti materiali funzionali non possono fare a meno, quindi dobbiamo aderire al principio di "usare un buon acciaio sulla lama" e provare a salvare l'uso diterbioil più possibile.
Tempo post: ottobre-25-2023