Terbiwmyn perthyn i'r categori trwmDaearoedd prin, gyda digonedd isel yng nghramen y Ddaear ar ddim ond 1.1 ppm. Mae terbium ocsid yn cyfrif am lai na 0.01% o gyfanswm y daearoedd prin. Hyd yn oed yn y math ïon yttrium uchel mwyn daear brin trwm gyda'r cynnwys uchaf o terbium, mae'r cynnwys terbium yn cyfrif am 1.1-1.2% o gyfanswm y ddaear brin yn unig, gan nodi ei fod yn perthyn i'r categori “bonheddig” o elfennau daear prin. Am dros 100 mlynedd ers darganfod Terbium ym 1843, mae ei brinder a'i werth wedi atal ei gymhwyso'n ymarferol ers amser maith. Dim ond yn y 30 mlynedd diwethaf y mae Terbium wedi dangos ei dalent unigryw。
Darganfod Hanes
Darganfu Cemegydd Sweden Carl Gustaf Mosander Terbium ym 1843. Gwelodd fod ei amhureddau ynYttrium (iii) ocsidaY2O3. Enwir Yttrium ar ôl pentref Ytterby yn Sweden. Cyn ymddangosiad technoleg cyfnewid ïon, ni chafodd terbium ei ynysu yn ei ffurf bur.
Mosant wedi'i rannu gyntaf yttrium (iii) ocsid yn dair rhan, pob un wedi'i enwi ar ôl mwynau: yttrium (iii) ocsid,Erbium (iii) ocsid, a terbium ocsid. Yn wreiddiol, roedd terbium ocsid yn cynnwys rhan binc, oherwydd yr elfen a elwir bellach yn erbium. Yn wreiddiol, “Erbium (III) ocsid” (gan gynnwys yr hyn yr ydym bellach yn ei alw'n terbium) oedd y rhan ddi -liw yn y bôn yn yr hydoddiant. Mae ocsid anhydawdd yr elfen hon yn cael ei ystyried yn frown.
Prin y gallai gweithwyr diweddarach arsylwi ar y “erbium (iii) ocsid” bach di -liw, ond ni ellid anwybyddu'r rhan binc hydawdd. Mae dadleuon ynghylch bodolaeth erbium (III) ocsid wedi codi dro ar ôl tro. Yn yr anhrefn, cafodd yr enw gwreiddiol ei wrthdroi ac roedd cyfnewid enwau yn sownd, felly soniwyd yn y pen draw fel datrysiad yn cynnwys erbium (yn yr hydoddiant, roedd yn binc). Credir bellach bod gweithwyr sy'n defnyddio sodiwm bisulfate neu potasiwm sylffad yn cymrydCerium (iv) ocsidAllan o yttrium (iii) ocsid ac yn anfwriadol trowch terbium yn waddod sy'n cynnwys cerium. Dim ond tua 1% o'r ocsid Yttrium (III) gwreiddiol, a elwir bellach yn “terbium”, sy'n ddigon i basio lliw melynaidd i ocsid yttrium (III). Felly, mae terbium yn gydran eilaidd a oedd yn ei gynnwys i ddechrau, ac mae'n cael ei reoli gan ei gymdogion agos, gadolinium a dysprosiwm.
Wedi hynny, pryd bynnag y gwahanwyd elfennau daear prin eraill oddi wrth y gymysgedd hon, waeth beth oedd cyfran yr ocsid, cadwyd enw terbium tan o'r diwedd, cafwyd ocsid brown terbium ar ffurf bur. Ni ddefnyddiodd ymchwilwyr yn y 19eg ganrif dechnoleg fflwroleuedd uwchfioled i arsylwi modiwlau melyn neu wyrdd llachar (III), gan ei gwneud hi'n haws i terbium gael ei gydnabod mewn cymysgeddau neu atebion solet.
Ffurfweddiad Electron
Ffurfweddiad Electron:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
Cyfluniad electron terbium yw [XE] 6S24F9. Fel rheol, dim ond tri electron y gellir eu tynnu cyn i'r gwefr niwclear fynd yn rhy fawr i gael ei ïoneiddio ymhellach, ond yn achos terbium, mae terbium wedi'i lenwi â lled yn caniatáu i'r pedwerydd electron gael ei ïoneiddio ymhellach ym mhresenoldeb ocsidyddion cryf iawn fel nwy fflworin.
Mae terbium yn fetel daear prin gwyn prin gyda hydwythedd, caledwch a meddalwch y gellir ei dorri â chyllell. Pwynt toddi 1360 ℃, berwbwynt 3123 ℃, dwysedd 8229 4kg/m3. O'i gymharu â'r lanthanid cynnar, mae'n gymharol sefydlog yn yr awyr. Fel nawfed elfen lanthanide, mae terbium yn fetel â thrydan cryf. Mae'n adweithio â dŵr i ffurfio hydrogen.
O ran natur, ni chanfuwyd erioed bod Terbium yn elfen rydd, y mae ychydig bach ohoni yn bodoli mewn tywod ffosffoceriwm thorium a gadolinite. Mae terbium yn cyd -fynd ag elfennau daear prin eraill mewn tywod monazite, gyda chynnwys terbium 0.03% yn gyffredinol. Ffynonellau eraill yw mwynau aur prin xenotime a du, y ddau ohonynt yn gymysgeddau o ocsidau ac yn cynnwys hyd at 1% terbium.
Nghais
Mae cymhwyso terbium yn bennaf yn cynnwys meysydd uwch-dechnoleg, sy'n brosiectau blaengar dwys o ran technoleg ac yn ddwys o ran gwybodaeth, yn ogystal â phrosiectau sydd â buddion economaidd sylweddol, gyda rhagolygon datblygu deniadol.
Mae'r prif feysydd cais yn cynnwys:
(1) yn cael ei ddefnyddio ar ffurf daearoedd prin cymysg. Er enghraifft, fe'i defnyddir fel gwrtaith cyfansawdd daear prin ac ychwanegyn bwyd anifeiliaid ar gyfer amaethyddiaeth.
(2) Ysgogydd ar gyfer powdr gwyrdd mewn tri phowdr fflwroleuol cynradd. Mae angen defnyddio tri lliw sylfaenol ffosffors ar ddeunyddiau optoelectroneg modern, sef coch, gwyrdd a glas, y gellir eu defnyddio i syntheseiddio lliwiau amrywiol. Ac mae terbium yn elfen anhepgor mewn llawer o bowdrau fflwroleuol gwyrdd o ansawdd uchel.
(3) a ddefnyddir fel deunydd storio optegol magneto. Mae ffilmiau tenau aloi metel pontio terbium metel amorffaidd wedi'u defnyddio i gynhyrchu disgiau magneto-optegol perfformiad uchel.
(4) Gweithgynhyrchu Gwydr Optegol Magneto. Mae gwydr cylchdro Faraday sy'n cynnwys terbium yn ddeunydd allweddol ar gyfer gweithgynhyrchu cylchdrowyr, ynysyddion, a chylchlythyrau mewn technoleg laser.
(5) Mae datblygu a datblygu aloi terbium dysprosium ferromagnetostrictive (terfenol) wedi agor cymwysiadau newydd ar gyfer terbium.
Ar gyfer amaethyddiaeth a hwsmonaeth anifeiliaid
Gall terbium daear prin wella ansawdd cnydau a chynyddu cyfradd ffotosynthesis o fewn ystod crynodiad penodol. Mae gan gyfadeiladau terbium weithgaredd biolegol uchel. Mae cyfadeiladau teiran o terbium, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3 · 3H2O, yn cael effeithiau gwrthfacterol a bactericidal da ar Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ac Escherichia coli. Mae ganddyn nhw sbectrwm gwrthfacterol eang. Mae astudio cyfadeiladau o'r fath yn darparu cyfeiriad ymchwil newydd ar gyfer cyffuriau bactericidal modern.
A ddefnyddir ym maes cyfoledd
Mae angen defnyddio tri lliw sylfaenol ffosffors ar ddeunyddiau optoelectroneg modern, sef coch, gwyrdd a glas, y gellir eu defnyddio i syntheseiddio lliwiau amrywiol. Ac mae terbium yn elfen anhepgor mewn llawer o bowdrau fflwroleuol gwyrdd o ansawdd uchel. Os yw genedigaeth powdr fflwroleuol coch teledu lliw daear prin wedi ysgogi'r galw am yttrium ac Europiwm, yna mae cymhwyso a datblygu terbium wedi'u hyrwyddo gan ddaear brin tri phowdr fflwroleuol gwyrdd lliw cynradd ar gyfer lampau. Yn gynnar yn yr 1980au, dyfeisiodd Philips lamp fflwroleuol arbed ynni cryno cyntaf y byd a'i hyrwyddo'n fyd-eang yn gyflym. Gall ïonau TB3+allyrru golau gwyrdd gyda thonfedd o 545nm, ac mae bron pob un o'r ffosfforau gwyrdd daear prin yn defnyddio terbium fel ysgogydd.
Mae'r ffosffor gwyrdd ar gyfer tiwb pelydr catod teledu lliw (CRT) bob amser wedi'i seilio ar sylffid sinc, sy'n rhad ac yn effeithlon, ond mae'r powdr terbium bob amser wedi'i ddefnyddio fel y ffosffor gwyrdd ar gyfer teledu lliw taflunio, gan gynnwys y2sio5 ∶ tb3+, y3 (al, ga) 5o12 ∶ tb312 ∶ tb12 ∶ tb312 ∶ tb312 ∶ tb312 ∶ tB312 ∶ tB312 ∶ tB312 ∶ TB312 ∶ tB312 ∶ TB312 ∶ TB312 ∶ TB31 Gyda datblygiad teledu diffiniad uchel sgrin fawr (HDTV), mae powdrau fflwroleuol gwyrdd perfformiad uchel ar gyfer CRTs hefyd yn cael eu datblygu. Er enghraifft, mae powdr fflwroleuol gwyrdd hybrid wedi'i ddatblygu dramor, sy'n cynnwys Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+, ac Y2SIO5: TB3+, sydd ag effeithlonrwydd cyfoledd rhagorol ar ddwysedd cerrynt uchel.
Y powdr fflwroleuol pelydr-X traddodiadol yw calsiwm twngstate. Yn y 1970au a'r 1980au, datblygwyd ffosfforau prin y ddaear ar gyfer dwysáu sgriniau, megis ocsid lanthanum sylffwr wedi'i actifadu gan terbium, terbium wedi'i actifadu â bromin lanthanum ocsid (ar gyfer sgriniau gwyrdd), powdr sylffwr wedi'i actifadu gan terbium (III) ocsid ocsid, ac ati. 80%, yn gwella datrysiad ffilmiau pelydr-X, yn ymestyn hyd oes tiwbiau pelydr-X, ac yn lleihau'r defnydd o ynni. Defnyddir terbium hefyd fel ysgogydd powdr fflwroleuol ar gyfer sgriniau gwella pelydr-X meddygol, a all wella sensitifrwydd trosi pelydr-X yn ddelweddau optegol yn fawr, gwella eglurder ffilmiau pelydr-X, a lleihau'r dos amlygiad o belydrau-X i'r corff dynol yn fawr (gan fwy na 50%).
Defnyddir terbium hefyd fel ysgogydd yn y ffosffor LED gwyn wedi'i gyffroi gan olau glas ar gyfer goleuadau lled -ddargludyddion newydd. Gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu ffosfforau crisial optegol terbium alwminiwm, gan ddefnyddio deuodau allyrru golau glas fel ffynonellau golau cyffroi, ac mae'r fflwroleuedd a gynhyrchir yn gymysg â'r golau cyffroi i gynhyrchu golau gwyn pur.
Mae'r deunyddiau electroluminescent a wneir o terbium yn bennaf yn cynnwys ffosffor gwyrdd sylffid sinc gyda terbium fel yr ysgogydd. O dan arbelydru uwchfioled, gall cyfadeiladau organig terbium allyrru fflwroleuedd gwyrdd cryf a gellir eu defnyddio fel deunyddiau electroluminescent ffilm denau. Er bod cynnydd sylweddol wedi'i wneud wrth astudio ffilmiau tenau electroluminescent cymhleth organig prin, mae yna fwlch penodol o ymarferoldeb o hyd, ac mae ymchwil ar ffilmiau a dyfeisiau tenau electroluminescent cymhleth organig prin yn dal i fod yn fanwl.
Defnyddir nodweddion fflwroleuedd terbium hefyd fel stilwyr fflwroleuedd. Er enghraifft, defnyddiwyd stiliwr fflwroleuedd ofloxacin terbium (TB3+) i astudio’r rhyngweithio rhwng cymhleth terbium ofloxacin (TB3+) a DNA (DNA) trwy sbectrwm fflwroleuedd a sbectrwm amsugno, gan nodi bod y rhigol yn gallu gwneud yn debygol bod tb3+yn gallu ffurfio tb3+ System Ofloxacin TB3+. Yn seiliedig ar y newid hwn, gellir pennu DNA.
Ar gyfer deunyddiau optegol magneto
Defnyddir deunyddiau ag effaith Faraday, a elwir hefyd yn ddeunyddiau magneto-optegol, yn helaeth mewn laserau a dyfeisiau optegol eraill. Mae dau fath cyffredin o ddeunyddiau optegol magneto: crisialau optegol magneto a gwydr optegol magneto. Yn eu plith, mae gan grisialau magneto-optegol (fel garnet haearn yttrium a terbium gallium garnet) fanteision amledd gweithredu addasadwy a sefydlogrwydd thermol uchel, ond maent yn ddrud ac yn anodd eu cynhyrchu. Yn ogystal, mae gan lawer o grisialau magneto-optegol ag ongl cylchdro Faraday uchel amsugno uchel yn yr ystod tonnau byr, sy'n cyfyngu ar eu defnydd. O'i gymharu â chrisialau optegol Magneto, mae gan Magneto Optical Glass y fantais o drosglwyddo uchel ac mae'n hawdd ei wneud yn flociau neu ffibrau mawr. Ar hyn o bryd, mae sbectol magneto-optegol ag effaith Faraday uchel yn sbectol dop ïon prin yn bennaf.
A ddefnyddir ar gyfer deunyddiau storio optegol magneto
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda datblygiad cyflym amlgyfrwng ac awtomeiddio swyddfa, mae'r galw am ddisgiau magnetig gallu uchel newydd wedi bod yn cynyddu. Defnyddiwyd ffilmiau aloi metel pontio terbium metel amorffaidd i gynhyrchu disgiau magneto-optegol perfformiad uchel. Yn eu plith, mae gan ffilm denau TBFECO y perfformiad gorau. Mae deunyddiau magneto-optegol wedi'u seilio ar terbium wedi'u cynhyrchu ar raddfa fawr, a defnyddir disgiau magneto-optegol ohonynt fel cydrannau storio cyfrifiadurol, gyda chynhwysedd storio wedi cynyddu 10-15 gwaith. Mae ganddynt fanteision capasiti mawr a chyflymder mynediad cyflym, a gellir eu sychu a'u gorchuddio degau o filoedd o weithiau pan gânt eu defnyddio ar gyfer disgiau optegol dwysedd uchel. Maent yn ddeunyddiau pwysig mewn technoleg storio gwybodaeth electronig. Y deunydd magneto-optegol a ddefnyddir amlaf yn y bandiau gweladwy a bron-is-goch yw grisial sengl terbium gallium garnet (TGG), sef y deunydd magneto-optegol gorau ar gyfer gwneud cylchdrowyr ac ynysyddion Faraday.
Ar gyfer gwydr optegol magneto
Mae gan Faraday Magneto Optical Glass dryloywder ac isotropi da yn y rhanbarthau gweladwy ac is -goch, a gall ffurfio siapiau cymhleth amrywiol. Mae'n hawdd cynhyrchu cynhyrchion maint mawr a gellir eu tynnu i mewn i ffibrau optegol. Felly, mae ganddo ragolygon cymwysiadau eang mewn dyfeisiau optegol magneto fel ynysyddion optegol magneto, modwleiddwyr optegol magneto, a synwyryddion cerrynt ffibr optig. Oherwydd ei foment magnetig fawr a chyfernod amsugno bach yn yr ystod weladwy ac is -goch, mae ïonau TB3+wedi cael eu defnyddio'n gyffredin ïonau daear prin mewn sbectol optegol magneto.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive aloi
Ar ddiwedd yr 20fed ganrif, gyda dyfnhau chwyldro gwyddonol a thechnolegol y byd, mae deunyddiau cymhwysol prin prin newydd yn dod i'r amlwg yn gyflym. Ym 1984, daeth Prifysgol Talaith Iowa yn yr Unol Daleithiau, Labordy Ames yn Adran Ynni'r Unol Daleithiau yn yr Unol Daleithiau a Chanolfan Ymchwil Arfau Arwyneb Llynges yr UD (prif bersonél y Cwmni Technoleg Edge Americanaidd a sefydlwyd yn ddiweddarach (ET Rema) o'r ganolfan) ar y cyd deunydd clyfar prin newydd, sef deunydd terbium dysprosium haearn terbium dysprosium magnetosterig Magnetosterig. Mae gan y deunydd craff newydd hwn nodweddion rhagorol trosi egni trydanol yn egni mecanyddol yn gyflym. Mae'r transducers tanddwr ac electro-acwstig a wnaed o'r deunydd magnetostrictive enfawr hwn wedi'u ffurfweddu'n llwyddiannus mewn offer llyngesol, siaradwyr canfod ffynnon olew, systemau rheoli sŵn a dirgryniad, ac archwilio cefnforoedd a systemau cyfathrebu tanddaearol. Felly, cyn gynted ag y ganwyd deunydd magnetostrictive enfawr terbium dysprosium, cafodd sylw eang gan wledydd diwydiannol ledled y byd. Dechreuodd Technolegau Edge yn yr Unol Daleithiau gynhyrchu deunyddiau magnetostrictive anferth terbium dysprosium ym 1989 a'u henwi'n Terfenol D. Yn dilyn hynny, datblygodd Sweden, Japan, Rwsia, y Deyrnas Unedig, ac Awstralia hefyd ddeunyddiau magneostrictive enfawr terbium dysprosium haearn magneostrictive anferthol haearn.
O hanes datblygiad y deunydd hwn yn yr Unol Daleithiau, mae dyfeisio'r deunydd a'i gymwysiadau monopolistig cynnar yn uniongyrchol gysylltiedig â'r diwydiant milwrol (megis y Llynges). Er bod adrannau milwrol ac amddiffyn Tsieina yn cryfhau eu dealltwriaeth o'r deunydd hwn yn raddol. Fodd bynnag, ar ôl i bŵer cenedlaethol cynhwysfawr Tsieina gynyddu'n sylweddol, bydd y gofynion ar gyfer gwireddu'r strategaeth gystadleuol filwrol yn yr 21ain ganrif a gwella lefel yr offer yn sicr yn frys iawn. Felly, bydd y defnydd eang o ddeunyddiau magnetostrictive anferth terbium dysprosium gan adrannau amddiffyn milwrol a chenedlaethol yn anghenraid hanesyddol.
Yn fyr, mae nifer o briodweddau rhagorol Terbium yn ei gwneud yn aelod anhepgor o lawer o ddeunyddiau swyddogaethol ac yn safle anadferadwy mewn rhai meysydd cais. Fodd bynnag, oherwydd pris uchel terbium, mae pobl wedi bod yn astudio sut i osgoi a lleihau'r defnydd o terbium er mwyn lleihau costau cynhyrchu. Er enghraifft, dylai deunyddiau magneto-optegol prin hefyd ddefnyddio cobalt haearn dysprosium cost isel neu gobalt terbium gadolinium gymaint â phosibl; Ceisiwch leihau cynnwys terbium yn y powdr fflwroleuol gwyrdd y mae'n rhaid ei ddefnyddio. Mae'r pris wedi dod yn ffactor pwysig sy'n cyfyngu ar y defnydd eang o terbium. Ond ni all llawer o ddeunyddiau swyddogaethol wneud hebddo, felly mae'n rhaid i ni gadw at yr egwyddor o “ddefnyddio dur da ar y llafn” a cheisio arbed y defnydd o terbium gymaint â phosib.
Amser Post: Gorffennaf-05-2023