Terbijspieder smago retzemju metālu kategorijai, ar zemu daudzumu Zemes garozā tikai 1,1 ppm.Terbija oksīdsveido mazāk nekā 0,01% no kopējā retzemju metālu daudzuma. Pat augsta itrija jonu tipa smagajā retzemju rūdā ar augstāko terbija saturu terbija saturs veido tikai 1,1–1,2% no kopējā daudzuma.retzemju zeme, norādot, ka tas pieder pie “cildenās” kategorijasretzemju zemeelementi. Vairāk nekā 100 gadus kopš terbija atklāšanas 1843. gadā tā trūkums un vērtība ilgu laiku ir kavējuši tā praktisko pielietojumu. Tas ir noticis tikai pēdējo 30 gadu laikāterbijsir parādījis savu unikālo talantu.
Vēstures atklāšana
Zviedru ķīmiķis Karls Gustavs Mosanders atklāja terbiju 1843. gadā. Viņš atklāja tā piemaisījumusitrija oksīdsunY2O3. Itrijsir nosaukts pēc Itbijas ciema Zviedrijā. Pirms jonu apmaiņas tehnoloģijas parādīšanās terbijs netika izolēts tīrā veidā.
Mossanders vispirms sadalījāsitrija oksīdstrīs daļās, visas nosauktas rūdu vārdā:itrija oksīds, erbija oksīds, unterbija oksīds. Terbija oksīdssākotnēji sastāvēja no rozā daļas, pateicoties elementam, kas tagad pazīstams kāerbijs. Erbija oksīds(ieskaitot to, ko mēs tagad saucam par terbiju) sākotnēji bija bezkrāsaina šķīduma daļa. Šī elementa nešķīstošais oksīds tiek uzskatīts par brūnu.
Vēlāk strādniekiem bija grūti novērot sīkus bezkrāsainus "erbija oksīds“, bet nevar ignorēt šķīstošo rozā daļu. Debates par esamībuerbija oksīdsir vairākkārt parādījies. Haosā sākotnējais nosaukums tika mainīts un vārdu apmaiņa iestrēga, tāpēc rozā daļa galu galā tika minēta kā erbiju saturošs šķīdums (šķīdumā tas bija rozā). Tagad tiek uzskatīts, ka darbinieki, kuri izmanto nātrija disulfīdu vai kālija sulfātu, lai noņemtu cērija dioksīdu noitrija oksīdsnetīši pagrieztiesterbijscēriju saturošās nogulsnēs. Pašlaik pazīstams kā'terbijs', tikai aptuveni 1% no oriģinālaitrija oksīdsir klāt, bet tas ir pietiekami, lai pārnestu gaiši dzeltenu krāsuitrija oksīds. Tāpēcterbijsir sekundāra sastāvdaļa, kas sākotnēji to saturēja, un to kontrolē tuvākie kaimiņi,gadolīnijsundisprozijs.
Pēc tam, kad vien citreizretzemju zemeelementi tika atdalīti no šī maisījuma, neatkarīgi no oksīda proporcijas, terbija nosaukums tika saglabāts, līdz beidzot tika izveidots brūnais oksīdsterbijstika iegūts tīrā veidā. Pētnieki 19. gadsimtā neizmantoja ultravioletās fluorescences tehnoloģiju, lai novērotu spilgti dzeltenus vai zaļus mezgliņus (III), padarot terbija vieglāk atpazīstamus cietos maisījumos vai šķīdumos.
Elektronu konfigurācija
Elektroniskais izkārtojums:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Elektroniskais izkārtojumsterbijsir [Xe] 6s24f9. Parasti var noņemt tikai trīs elektronus, pirms kodollādiņš kļūst pārāk liels, lai to turpinātu jonizēt. Tomēr gadījumā, jaterbijs, daļēji piepildītaterbijsļauj tālāk jonizēt ceturto elektronu ļoti spēcīga oksidētāja, piemēram, fluora gāzes, klātbūtnē.
Metāls
Terbijsir sudrabbalts retzemju metāls ar elastību, stingrību un maigumu, ko var griezt ar nazi. Kušanas temperatūra 1360 ℃, viršanas temperatūra 3123 ℃, blīvums 8229 4kg/m3. Salīdzinot ar agrīnajiem lantanīda elementiem, tas ir relatīvi stabils gaisā. Devītais lantanīda elementu elements terbijs ir ļoti uzlādēts metāls, kas reaģē ar ūdeni, veidojot ūdeņraža gāzi.
dabā,terbijsnekad nav atklāts kā brīvs elements, kas nelielos daudzumos atrodas fosfora cērija torija smiltīs un silīcija berilija itrija rūdā.Terbijspastāv līdzās citiem retzemju elementiem monacīta smiltīs, parasti ar terbija saturu 0,03%. Citi avoti ir itrija fosfāts un retzemju zelts, kas abi ir oksīdu maisījumi, kas satur līdz 1% terbija.
Pieteikums
Piemērošanaterbijspārsvarā ietver augsto tehnoloģiju jomas, kas ir tehnoloģiju ietilpīgi un zināšanu ietilpīgi progresīvi projekti, kā arī projekti ar ievērojamu ekonomisku labumu, ar pievilcīgām attīstības perspektīvām.
Galvenās pielietojuma jomas ir:
(1) Izmanto jauktu retzemju metālu veidā. Piemēram, to izmanto kā retzemju komplekso mēslojumu un barības piedevu lauksaimniecībai.
(2) Aktivators zaļajam pulverim trīs primārajos fluorescējošos pulveros. Mūsdienu optoelektroniskajiem materiāliem ir jāizmanto trīs fosfora pamatkrāsas, proti, sarkanā, zaļā un zilā, ko var izmantot dažādu krāsu sintezēšanai. Unterbijsir neaizstājams komponents daudzos augstas kvalitātes zaļos fluorescējošos pulveros.
(3) Izmanto kā magnētisko optisko uzglabāšanas materiālu. Amorfā metāla terbija pārejas metālu sakausējuma plānās plēves ir izmantotas augstas veiktspējas magnētisko optisko disku ražošanai.
(4) Magnētiskā optiskā stikla ražošana. Faraday rotējošais stikls, kas satur terbiju, ir galvenais materiāls rotatoru, izolatoru un cirkulācijas sūkņu ražošanā lāzertehnoloģijā.
(5) Terbija disprozija feromagnetostriktīvā sakausējuma (TerFenol) izstrāde un attīstība ir pavērusi jaunus terbija pielietojumus.
Lauksaimniecībai un lopkopībai
Retzemeterbijsvar uzlabot labības kvalitāti un palielināt fotosintēzes ātrumu noteiktā koncentrācijas diapazonā. Terbija kompleksiem ir augsta bioloģiskā aktivitāte, bet trīskāršajiem kompleksiemterbijs, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, piemīt laba antibakteriāla un baktericīda iedarbība uz Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis un Escherichia coli, ar plaša spektra antibakteriālām īpašībām. Šo kompleksu izpēte sniedz jaunu pētījumu virzienu mūsdienu baktericīdām zālēm.
Izmanto luminiscences jomā
Mūsdienu optoelektroniskajiem materiāliem ir jāizmanto trīs fosfora pamatkrāsas, proti, sarkanā, zaļā un zilā, ko var izmantot dažādu krāsu sintezēšanai. Un terbijs ir neaizstājama sastāvdaļa daudzos augstas kvalitātes zaļos fluorescējošos pulveros. Ja retzemju krsu televizora sarkano fluorescjo pulvera piedzimana ir veicinjusi pieprasjumu pcitrijsuneiropijs, tad terbija pielietojumu un attīstību ir veicinājis retzemju trīs pamatkrāsu zaļais dienasgaismas pulveris lampām. Astoņdesmito gadu sākumā Philips izgudroja pasaulē pirmo kompakto enerģijas taupīšanas dienasgaismas spuldzi un ātri to popularizēja visā pasaulē. Tb3+ joni var izstarot zaļo gaismu ar viļņa garumu 545 nm, un gandrīz visi retzemju zaļie fluorescējošie pulveri izmantoterbijs, k aktivators.
Zaļais fluorescējošais pulveris, ko izmanto krāsu TV katodstaru lampām (CRT), vienmēr ir galvenokārt balstīts uz lētu un efektīvu cinka sulfīdu, bet terbija pulveris vienmēr ir izmantots kā projekcijas krāsu TV zaļais pulveris, piemēram, Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ un LaOBr: Tb3+. Izstrādājot liela ekrāna augstas izšķirtspējas televizoru (HDTV), tiek izstrādāti arī augstas veiktspējas zaļie fluorescējošie pulveri CRT. Piemēram, ārzemēs ir izstrādāts hibrīds zaļais fluorescējošais pulveris, kas sastāv no Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ un Y2SiO5: Tb3+, kuriem ir lieliska luminiscences efektivitāte pie liela strāvas blīvuma.
Tradicionālais rentgena fluorescējošais pulveris ir kalcija volframāts. 70. un 80. gados tika izstrādāti retzemju fluorescējošie pulveri sensibilizācijas ekrāniem, piemēram,terbijs,aktivēts lantāna sulfīda oksīds, ar terbija aktivēts lantāna bromīda oksīds (zaļajiem ekrāniem) un terbija aktivētais itrija sulfīda oksīds. Salīdzinot ar kalcija volframātu, retzemju fluorescējošais pulveris var samazināt pacientu rentgenstaru apstarošanas laiku par 80%, uzlabot rentgena filmu izšķirtspēju, pagarināt rentgenstaru lampu kalpošanas laiku un samazināt enerģijas patēriņu. Terbium tiek izmantots arī kā fluorescējošs pulvera aktivators medicīniskiem rentgenstaru uzlabošanas ekrāniem, kas var ievērojami uzlabot rentgenstaru pārveidošanas optiskos attēlos jutīgumu, uzlabot rentgena filmu skaidrību un ievērojami samazināt rentgena ekspozīcijas devu. stari uz cilvēka ķermeni (vairāk nekā par 50%).
Terbijstiek izmantots arī kā aktivators baltajā LED luminoforā, ko ierosina zilā gaisma jaunam pusvadītāju apgaismojumam. To var izmantot terbija alumīnija magnētisko optisko kristālu luminoforu ražošanai, izmantojot zilās gaismas diodes kā ierosmes gaismas avotus, un radītā fluorescence tiek sajaukta ar ierosmes gaismu, lai iegūtu tīri baltu gaismu.
Elektroluminiscējošie materiāli, kas izgatavoti no terbija, galvenokārt ietver cinka sulfīda zaļo fluorescējošo pulveri arterbijskā aktivators. Ultravioletā starojuma apstākļos terbija organiskie kompleksi var izstarot spēcīgu zaļo fluorescenci, un tos var izmantot kā plānslāņa elektroluminiscējošus materiālus. Lai gan ir panākts ievērojams progress izpētē parretzemju zemeorganiskās kompleksās elektroluminiscējošās plānās kārtiņas, joprojām pastāv zināma plaisa no praktiskuma, un pētījumi par retzemju organisko kompleksu elektroluminiscējošām plānām kārtiņām un ierīcēm joprojām ir padziļināti.
Terbija fluorescences īpašības tiek izmantotas arī kā fluorescences zondes. Ofloksacīna terbija (Tb3+) kompleksa un dezoksiribonukleīnskābes (DNS) mijiedarbība tika pētīta, izmantojot fluorescences un absorbcijas spektrus, piemēram, ofloksacīna terbija (Tb3+) fluorescences zondi. Rezultāti parādīja, ka ofloksacīna Tb3+ zonde var veidot rievu saistīšanos ar DNS molekulām, un dezoksiribonukleīnskābe var ievērojami uzlabot ofloksacīna Tb3+ sistēmas fluorescenci. Pamatojoties uz šīm izmaiņām, var noteikt dezoksiribonukleīnskābi.
Magnētoptiskajiem materiāliem
Materiāli ar Faraday efektu, kas pazīstami arī kā magneto-optiskie materiāli, tiek plaši izmantoti lāzeros un citās optiskās ierīcēs. Ir divi izplatīti magnētisko optisko materiālu veidi: magnētiskie optiskie kristāli un magnētiskais optiskais stikls. Tostarp magneto-optiskajiem kristāliem (piemēram, itrija dzelzs granāts un terbija gallija granāts) ir regulējama darbības frekvence un augsta termiskā stabilitāte, taču tie ir dārgi un grūti izgatavojami. Turklāt daudziem magnētiski optiskiem kristāliem ar augstiem Faraday rotācijas leņķiem ir augsta absorbcija īso viļņu diapazonā, kas ierobežo to izmantošanu. Salīdzinot ar magnētiskajiem optiskajiem kristāliem, magnētiskā optiskā stikla priekšrocība ir augsta caurlaidība, un to ir viegli izgatavot lielos blokos vai šķiedrās. Pašlaik magneto-optiskie stikli ar augstu Faraday efektu galvenokārt ir stikli, kas leģēti ar retzemju jonu.
Izmanto magnētisko optisko uzglabāšanas materiāliem
Pēdējos gados, strauji attīstoties multimediju un biroja automatizācijai, pieaug pieprasījums pēc jauniem lielas ietilpības magnētiskajiem diskiem. Amorfā metāla terbija pārejas metālu sakausējuma plānās plēves ir izmantotas augstas veiktspējas magnētisko optisko disku ražošanai. Starp tiem TbFeCo sakausējuma plānajai plēvei ir vislabākā veiktspēja. Magnētoptiskie materiāli uz terbija bāzes ir ražoti plašā apjomā, un no tiem izgatavotie magnetooptiskie diski tiek izmantoti kā datora atmiņas komponenti, kuru uzglabāšanas ietilpība ir palielināta 10-15 reizes. To priekšrocības ir liela ietilpība un ātrs piekļuves ātrums, un tos var noslaucīt un pārklāt desmitiem tūkstošu reižu, ja tos izmanto augsta blīvuma optiskajiem diskiem. Tie ir svarīgi materiāli elektroniskās informācijas uzglabāšanas tehnoloģijā. Visbiežāk izmantotais magnetooptiskais materiāls redzamajās un tuvu infrasarkanajās joslās ir Terbija gallija granāta (TGG) monokristāls, kas ir labākais magnētiski optiskais materiāls Faraday rotatoru un izolatoru izgatavošanai.
Magnētiskajam optiskajam stiklam
Faraday magneto optiskajam stiklam ir laba caurspīdīgums un izotropija redzamajā un infrasarkanajā zonā, un tas var veidot dažādas sarežģītas formas. Ir viegli ražot liela izmēra izstrādājumus, un to var ievilkt optiskajās šķiedrās. Tāpēc tam ir plašas pielietojuma iespējas magnētisko optisko ierīču, piemēram, magnētisko optisko izolatoru, magnētisko optisko modulatoru un optisko šķiedru strāvas sensoru jomā. Pateicoties tā lielajam magnētiskajam momentam un mazajam absorbcijas koeficientam redzamajā un infrasarkanajā diapazonā, Tb3+ joni ir kļuvuši par plaši izmantotiem retzemju joniem magnētisko optiskajos stiklos.
Terbija disprozija feromagnetostriktīvs sakausējums
20. gadsimta beigās, nepārtraukti padziļinoties pasaules tehnoloģiskajai revolūcijai, strauji parādījās jauni retzemju pielietojuma materiāli. 1984. gadā Aiovas štata universitāte, ASV Enerģētikas departamenta Eimsas laboratorija un ASV Jūras spēku Virszemes ieroču pētniecības centrs (no kura ieradās vēlāk izveidotās Edge Technology Corporation (ET REMA) galvenais personāls) sadarbojās, lai izstrādātu jaunu retu. Zemes viedais materiāls, proti, terbija disprozija feromagnētisks magnetostriktīvs materiāls. Šim jaunajam viedajam materiālam ir lieliskas īpašības, kas ātri pārvērš elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Zemūdens un elektroakustiskie devēji, kas izgatavoti no šī milzīgā magnetostriktīvā materiāla, ir veiksmīgi konfigurēti jūras aprīkojumā, naftas urbumu noteikšanas skaļruņos, trokšņa un vibrācijas kontroles sistēmās, kā arī okeāna izpētes un pazemes sakaru sistēmās. Tāpēc, tiklīdz radās terbija disprozija dzelzs milzu magnetostriktīvs materiāls, tas saņēma plašu rūpnieciski attīstīto valstu uzmanību visā pasaulē. Edge Technologies Amerikas Savienotajās Valstīs sāka ražot terbija disprozija dzelzs milzu magnetostriktīvus materiālus 1989. gadā un nosauca tos par Terfenol D. Pēc tam Zviedrija, Japāna, Krievija, Apvienotā Karaliste un Austrālija izstrādāja arī terbija disprozija dzelzs milzu magnetostriktīvus materiālus.
No šī materiāla attīstības vēstures Amerikas Savienotajās Valstīs gan materiāla izgudrošana, gan tā agrīnie monopolistiskie pielietojumi ir tieši saistīti ar militāro nozari (piemēram, floti). Lai gan Ķīnas militārie un aizsardzības departamenti pamazām stiprina savu izpratni par šo materiālu. Tomēr, ievērojami palielinot Ķīnas visaptverošo nacionālo spēku, pieprasījums pēc 21. gadsimta militārās konkurences stratēģijas sasniegšanas un aprīkojuma līmeņa uzlabošanas noteikti būs ļoti steidzams. Tāpēc plaša terbija disprozija dzelzs milzu magnetostriktīvo materiālu izmantošana militārajās un valsts aizsardzības nodaļās būs vēsturiska nepieciešamība.
Īsāk sakot, daudzas lieliskas īpašībasterbijspadara to par daudzu funkcionālu materiālu neaizstājamu sastāvdaļu un neaizstājamu vietu dažās pielietojuma jomās. Tomēr augsto terbija cenu dēļ cilvēki ir pētījuši, kā izvairīties no terbija izmantošanas un samazināt to izmantošanu, lai samazinātu ražošanas izmaksas. Piemēram, retzemju magnētiskajiem optiskajiem materiāliem arī jāizmanto zemas izmaksasdisprozija dzelzskobalts vai gadolīnija terbija kobalts, cik vien iespējams; Mēģiniet samazināt terbija saturu zaļajā fluorescējošā pulverī, kas jāizmanto. Cena ir kļuvusi par svarīgu faktoru, kas ierobežo plašu izmantošanuterbijs. Bet daudzi funkcionālie materiāli nevar iztikt bez tā, tāpēc mums ir jāievēro princips “laba tērauda izmantošana uz asmens” un jācenšas ietaupītterbijscik vien iespējams.
Izlikšanas laiks: 2023. gada 25. oktobris