Terbiwmyn perthyn i'r categori o briddoedd prin trwm, gyda digonedd isel yng nghramen y Ddaear sef dim ond 1.1 ppm.Ocsid terbiwmyn cyfrif am lai na 0.01% o gyfanswm y priddoedd prin. Hyd yn oed yn y mwyn priddoedd prin trwm math ïon yttriwm uchel gyda'r cynnwys uchaf o terbiwm, dim ond 1.1-1.2% o'r cyfanswm y mae'r cynnwys terbiwm yn cyfrif amdano.daear prin, sy'n dangos ei fod yn perthyn i'r categori "bonheddig" odaear prinelfennau. Ers dros 100 mlynedd ers darganfod terbiwm ym 1843, mae ei brinder a'i werth wedi atal ei gymhwysiad ymarferol am amser hir. Dim ond yn ystod y 30 mlynedd diwethaf yterbiwmwedi dangos ei thalent unigryw.
Darganfod Hanes
Darganfuwyd terbiwm gan y cemegydd o Sweden, Carl Gustaf Mosander, ym 1843. Darganfu ei amhureddau ynocsid ytriwmaY2O3. Ytriwmwedi'i enwi ar ôl pentref Itby yn Sweden. Cyn ymddangosiad technoleg cyfnewid ïonau, nid oedd terbiwm yn cael ei ynysu yn ei ffurf bur.
Rhannodd Mossander yn gyntafocsid ytriwmyn dair rhan, pob un wedi'i enwi ar ôl mwynau:ocsid ytriwm, ocsid erbiwm, aocsid terbiwm. Ocsid terbiwmyn wreiddiol roedd yn cynnwys rhan binc, oherwydd yr elfen a elwir bellach ynerbiwm. Ocsid erbiwm(gan gynnwys yr hyn a alwn ni nawr yn terbium) yn wreiddiol yn rhan ddi-liw mewn hydoddiant. Ystyrir bod ocsid anhydawdd yr elfen hon yn frown.
Yn ddiweddarach, cafodd gweithwyr anhawster arsylwi bach di-liw “ocsid erbiwm“, ond ni ellir anwybyddu'r rhan binc hydawdd. Y ddadl ynghylch bodolaethocsid erbiwmwedi dod i'r amlwg dro ar ôl tro. Yn yr anhrefn, cafodd yr enw gwreiddiol ei wrthdroi a chafodd y cyfnewid enwau ei gadw, felly cafodd y rhan binc ei grybwyll yn y pen draw fel hydoddiant yn cynnwys erbium (yn yr hydoddiant, roedd yn binc). Credir bellach mai gweithwyr sy'n defnyddio sodiwm disulfid neu botasiwm sylffad i gael gwared â deuocsid ceriwm oocsid ytriwmtroi’n anfwriadolterbiwmi mewn i waddodion sy'n cynnwys ceriwm. Ar hyn o bryd yn cael ei adnabod fel 'terbiwm', dim ond tua 1% o'r gwreiddiolocsid ytriwmyn bresennol, ond mae hyn yn ddigonol i drosglwyddo lliw melyn golau iocsid ytriwmFelly,terbiwmyn gydran eilaidd a oedd yn ei chynnwys yn wreiddiol, ac mae'n cael ei reoli gan ei gymdogion uniongyrchol,gadoliniwmadysprosiwm.
Wedi hynny, pryd bynnag y bo erailldaear pringwahanwyd elfennau o'r cymysgedd hwn, waeth beth oedd cyfran yr ocsid, cadwyd yr enw terbiwm nes yn y pen draw, yr ocsid brown oterbiwmfe'i cafwyd mewn ffurf bur. Ni ddefnyddiodd ymchwilwyr yn y 19eg ganrif dechnoleg fflwroleuedd uwchfioled i arsylwi nodau melyn llachar neu wyrdd (III), gan ei gwneud hi'n haws i terbium gael ei adnabod mewn cymysgeddau neu doddiannau solet.
Cyfluniad electron
Cynllun electronig:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Y trefniant electronig oterbiwmyw [Xe] 6s24f9. Fel arfer, dim ond tri electron y gellir eu tynnu cyn i'r gwefr niwclear fynd yn rhy fawr i'w ïoneiddio ymhellach. Fodd bynnag, yn achosterbiwm, y lled-lenwiterbiwmyn caniatáu ïoneiddio pellach o'r pedwerydd electron ym mhresenoldeb ocsidydd cryf iawn fel nwy fflworin.
Metel
Terbiwmyn fetel daear prin gwyn arian gyda hydwythedd, caledwch a meddalwch y gellir ei dorri â chyllell. Pwynt toddi 1360 ℃, pwynt berwi 3123 ℃, dwysedd 8229 4kg/m3. O'i gymharu ag elfennau lanthanid cynnar, mae'n gymharol sefydlog yn yr awyr. Y nawfed elfen o elfennau lanthanid, terbiwm, yw metel â gwefr uchel sy'n adweithio â dŵr i ffurfio nwy hydrogen.
Yn natur,terbiwmni chanfuwyd erioed ei fod yn elfen rydd, yn bresennol mewn symiau bach mewn tywod ffosfforws ceriwm thoriwm a mwyn silicon berylliwm ytriwm.Terbiwmyn cydfodoli ag elfennau eraill o bridd prin mewn tywod monasit, gyda chynnwys terbiwm o 0.03% yn gyffredinol. Mae ffynonellau eraill yn cynnwys ffosffad yttriwm ac aur bridd prin, sydd ill dau yn gymysgeddau o ocsidau sy'n cynnwys hyd at 1% o terbiwm.
Cais
Cymhwysoterbiwmyn bennaf yn cynnwys meysydd uwch-dechnoleg, sef prosiectau arloesol sy'n ddwys o ran technoleg a gwybodaeth, yn ogystal â phrosiectau sydd â manteision economaidd sylweddol, gyda rhagolygon datblygu deniadol.
Mae'r prif feysydd cymhwyso yn cynnwys:
(1) Wedi'i ddefnyddio ar ffurf cymysgedd o briddoedd prin. Er enghraifft, fe'i defnyddir fel gwrtaith cyfansawdd priddoedd prin ac ychwanegyn porthiant ar gyfer amaethyddiaeth.
(2) Actifadu ar gyfer powdr gwyrdd mewn tri phowdr fflwroleuol cynradd. Mae deunyddiau optoelectronig modern yn gofyn am ddefnyddio tri lliw sylfaenol o ffosfforau, sef coch, gwyrdd a glas, y gellir eu defnyddio i syntheseiddio gwahanol liwiau. Aterbiwmyn elfen anhepgor mewn llawer o bowdrau fflwroleuol gwyrdd o ansawdd uchel.
(3) Wedi'i ddefnyddio fel deunydd storio magneto-optegol. Defnyddiwyd ffilmiau tenau aloi metel pontio terbiwm metel amorffaidd i gynhyrchu disgiau magneto-optegol perfformiad uchel.
(4) Gweithgynhyrchu gwydr magneto-optegol. Mae gwydr cylchdro Faraday sy'n cynnwys terbium yn ddeunydd allweddol ar gyfer gweithgynhyrchu cylchdroyddion, ynysyddion, a chylchredyddion mewn technoleg laser.
(5) Mae datblygiad a datblygiad aloi ferromagnetostrictive dysprosium terbium (TerFenol) wedi agor cymwysiadau newydd ar gyfer terbium.
Ar gyfer amaethyddiaeth a hwsmonaeth anifeiliaid
Pridd printerbiwmgall wella ansawdd cnydau a chynyddu cyfradd ffotosynthesis o fewn ystod crynodiad benodol. Mae gan gymhlygion terbium weithgaredd biolegol uchel, ac mae gan gymhlygion teiranaiddterbiwm, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, yn cael effeithiau gwrthfacterol a bactericidal da ar Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, ac Escherichia coli, gyda phriodweddau gwrthfacterol sbectrwm eang. Mae astudio'r cyfadeiladau hyn yn darparu cyfeiriad ymchwil newydd ar gyfer cyffuriau bactericidal modern.
Wedi'i ddefnyddio ym maes goleuedd
Mae deunyddiau optoelectronig modern yn gofyn am ddefnyddio tri lliw sylfaenol o ffosfforau, sef coch, gwyrdd a glas, y gellir eu defnyddio i syntheseiddio gwahanol liwiau. 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 amytriwmaewropiwm, yna mae powdr fflwroleuol gwyrdd lliw cynradd tri phrif ddaear prin wedi'i hyrwyddo a'i ddatblygu ar gyfer lampau. Yn gynnar yn y 1980au, dyfeisiodd Philips y lamp fflwroleuol arbed ynni gryno gyntaf yn y byd a'i hyrwyddo'n fyd-eang yn gyflym. Gall ïonau Tb3+ allyrru golau gwyrdd gyda thonfedd o 545nm, ac mae bron pob powdr fflwroleuol gwyrdd daear prin yn defnyddioterbiwm, fel actifadwr.
Mae'r powdr fflwroleuol gwyrdd a ddefnyddir ar gyfer tiwbiau pelydr cathod teledu lliw (CRTs) erioed wedi bod yn seiliedig yn bennaf ar sylffid sinc rhad ac effeithlon, ond mae powdr terbiwm erioed wedi'i ddefnyddio fel powdr gwyrdd teledu lliw taflunio, fel Y2SiO5:Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12:Tb3+, a LaOBr:Tb3+. 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 goleuedd rhagorol ar ddwysedd cerrynt uchel.
Y powdr fflwroleuol pelydr-X traddodiadol yw twngstad calsiwm. Yn y 1970au a'r 1980au, datblygwyd powdrau fflwroleuol daear prin ar gyfer sgriniau sensiteiddio, felterbiwm, ocsid sylffid lantanwm wedi'i actifadu, ocsid bromid lantanwm wedi'i actifadu gan terbiwm (ar gyfer sgriniau gwyrdd), ac ocsid sylffid yttriwm wedi'i actifadu gan terbiwm. O'i gymharu â thwngstate calsiwm, gall powdr fflwroleuol daear prin leihau amser arbelydru pelydr-X i gleifion 80%, gwella datrysiad ffilmiau pelydr-X, ymestyn oes tiwbiau pelydr-X, a lleihau'r defnydd o ynni. Defnyddir terbium hefyd fel actifadu 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 dos amlygiad pelydrau-X i'r corff dynol yn fawr (mwy na 50%).
Terbiwmfe'i defnyddir hefyd fel actifadwr yn y ffosffor LED gwyn sy'n cael ei gyffroi gan olau glas ar gyfer goleuadau lled-ddargludyddion newydd. Gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu ffosfforau crisial magneto optegol alwminiwm terbium, gan ddefnyddio deuodau allyrru golau glas fel ffynonellau golau cyffroi, ac mae'r fflwroleuedd a gynhyrchir yn cael ei gymysgu â'r golau cyffroi i gynhyrchu golau gwyn pur.
Mae'r deunyddiau electroluminescent a wneir o terbium yn cynnwys powdr fflwroleuol gwyrdd sinc sylffid yn bennaf gydaterbiwmfel yr actifadu. O dan arbelydru uwchfioled, gall cyfadeiladau organig o terbium allyrru fflwroleuedd gwyrdd cryf a gellir eu defnyddio fel deunyddiau electroluminescent ffilm denau. Er bod cynnydd sylweddol wedi'i wneud yn yr astudiaeth odaear prinffilmiau tenau electroluminescent cymhleth organig, mae yna fwlch penodol o hyd o ymarferoldeb, ac mae ymchwil ar ffilmiau tenau a dyfeisiau electroluminescent cymhleth organig daear prin yn dal i fod mewn dyfnder.
Defnyddir nodweddion fflwroleuedd terbium hefyd fel chwiliedyddion fflwroleuedd. Astudiwyd y rhyngweithio rhwng cymhlyg ofloxacin terbium (Tb3+) ac asid deoxyriboniwcleig (DNA) gan ddefnyddio sbectrwm fflwroleuedd ac amsugno, megis y chwiliedydd fflwroleuedd o ofloxacin terbium (Tb3+). Dangosodd y canlyniadau y gall y chwiliedydd ofloxacin Tb3+ ffurfio rhwymiad rhigol â moleciwlau DNA, a gall asid deoxyriboniwcleig wella fflwroleuedd system ofloxacin Tb3+ yn sylweddol. Yn seiliedig ar y newid hwn, gellir pennu asid deoxyriboniwcleig.
Ar gyfer deunyddiau magneto-optegol
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 magneto-optegol: crisialau magneto-optegol a gwydr magneto-optegol. Yn eu plith, mae gan grisialau magneto-optegol (megis garnet haearn yttriwm a garnet gallium terbiwm) 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 onglau cylchdro Faraday uchel amsugniad uchel yn yr ystod don fer, sy'n cyfyngu ar eu defnydd. O'i gymharu â chrisialau magneto-optegol, mae gan wydr magneto-optegol y fantais o drosglwyddiad uchel ac mae'n hawdd ei wneud yn flociau neu ffibrau mawr. Ar hyn o bryd, gwydrau magneto-optegol ag effaith Faraday uchel yw gwydrau wedi'u dopio ag ïonau daear prin yn bennaf.
Wedi'i ddefnyddio ar gyfer deunyddiau storio magneto-optegol
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda datblygiad cyflym amlgyfrwng ac awtomeiddio swyddfa, mae'r galw am ddisgiau magnetig capasiti uchel newydd wedi bod yn cynyddu. Defnyddiwyd ffilmiau tenau aloi metel pontio terbium metel amorffaidd i gynhyrchu disgiau magneto-optegol perfformiad uchel. Yn eu plith, mae gan y ffilm denau aloi TbFeCo y perfformiad gorau. Cynhyrchwyd deunyddiau magneto-optegol sy'n seiliedig ar terbium ar raddfa fawr, a defnyddir disgiau magneto-optegol a wneir ohonynt fel cydrannau storio cyfrifiadurol, gyda chynnydd o 10-15 gwaith yn y capasiti storio. Mae ganddynt fanteision capasiti mawr a chyflymder mynediad cyflym, a gellir eu sychu a'u gorchuddio ddegau 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 ac agos-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 magneto optegol
Mae gan wydr magneto optegol Faraday dryloywder ac isotropi da yn y rhanbarthau gweladwy ac is-goch, a gall ffurfio amrywiol siapiau cymhleth. Mae'n hawdd cynhyrchu cynhyrchion mawr a gellir eu tynnu'n ffibrau optegol. Felly, mae ganddo ragolygon cymhwysiad eang mewn dyfeisiau magneto optegol fel ynysyddion magneto optegol, modiwleidyddion magneto optegol, a synwyryddion cerrynt ffibr optig. Oherwydd ei foment magnetig mawr a'i gyfernod amsugno bach yn yr ystod weladwy ac is-goch, mae ïonau Tb3+ wedi dod yn ïonau daear prin a ddefnyddir yn gyffredin mewn sbectol magneto optegol.
Aloi ferromagneto-gyfyngol dysprosiwm terbium
Ar ddiwedd yr 20fed ganrif, gyda dyfnhau parhaus y chwyldro technolegol byd-eang, roedd deunyddiau cymhwysiad newydd ar gyfer priddoedd prin yn dod i'r amlwg yn gyflym. Ym 1984, cydweithiodd Prifysgol Talaith Iowa, Labordy Ames Adran Ynni'r UD, a Chanolfan Ymchwil Arfau Arwyneb Llynges yr UD (lle daeth prif bersonél y Gorfforaeth Technoleg Edge (ET REMA) a sefydlwyd yn ddiweddarach) i ddatblygu deunydd deallus priddoedd prin newydd, sef deunydd magnetostrictive fferomagnetig terbium dysprosium. Mae gan y deunydd deallus newydd hwn nodweddion rhagorol o drosi ynni trydanol yn gyflym yn ynni mecanyddol. Mae'r trawsddygiaduron tanddwr ac electro-acwstig a wneir o'r deunydd magnetostrictive enfawr hwn wedi'u ffurfweddu'n llwyddiannus mewn offer llyngesol, siaradwyr canfod ffynhonnau olew, systemau rheoli sŵn a dirgryniad, a systemau archwilio cefnforoedd a chyfathrebu tanddaearol. Felly, cyn gynted ag y ganwyd y deunydd magnetostrictive enfawr haearn terbium dysprosium, cafodd sylw eang gan wledydd diwydiannol ledled y byd. Dechreuodd Edge Technologies yn yr Unol Daleithiau gynhyrchu deunyddiau magnetostrictive anferth haearn terbium dysprosium ym 1989 a'u henwi'n Terfenol D. Wedi hynny, datblygodd Sweden, Japan, Rwsia, y Deyrnas Unedig, ac Awstralia ddeunyddiau magnetostrictive anferth haearn terbium dysprosium hefyd.
O hanes datblygiad y deunydd hwn yn yr Unol Daleithiau, mae dyfeisio'r deunydd a'i gymwysiadau monopolistig cynnar yn gysylltiedig yn uniongyrchol 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, gyda gwelliant sylweddol cryfder cenedlaethol cynhwysfawr Tsieina, bydd y galw am gyflawni strategaeth gystadleuol filwrol yr 21ain ganrif a gwella lefelau offer yn sicr o fod yn frys iawn. Felly, bydd y defnydd eang o ddeunyddiau magnetostrictive cawr haearn terbium dysprosium gan adrannau milwrol ac amddiffyn cenedlaethol yn angenrheidrwydd hanesyddol.
Yn fyr, y nifer o briodweddau rhagorol oterbiwmei wneud yn aelod anhepgor o lawer o ddeunyddiau swyddogaethol a safle na ellir ei ddisodli mewn rhai meysydd cymhwysiad. 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 daear prin hefyd ddefnyddio cost iselhaearn dysprosiwmcobalt neu gadoliniwm terbium cobalt cymaint â phosibl; Ceisiwch leihau cynnwys terbium yn y powdr fflwroleuol gwyrdd y mae'n rhaid ei ddefnyddio. Mae pris wedi dod yn ffactor pwysig sy'n cyfyngu ar y defnydd eang oterbiwmOnd ni all llawer o ddeunyddiau swyddogaethol wneud hebddo, felly mae'n rhaid i ni lynu wrth yr egwyddor o "ddefnyddio dur da ar y llafn" a cheisio arbed y defnydd oterbiwmcymaint ag sy'n bosibl.
Amser postio: Hydref-25-2023