Terbioapartenas al la kategorio de pezajraraj teroj, kun malalta abundo en la terkrusto je nur 1.1 ppm. Terbioksido respondecas pri malpli ol 0.01% de la totalaj raraj teroj. Eĉ en la alta itrio-jon-tipo peza malofta erco kun la plej alta enhavo de terbio, la terbio-enhavo nur okupas 1,1-1,2% de la totala rara tero, indikante ke ĝi apartenas al la "nobla" kategorio de maloftaj elementoj. Dum pli ol 100 jaroj ekde la malkovro de terbio en 1843, ĝia malabundeco kaj valoro malhelpis ĝian praktikan aplikon por longa tempo. Nur en la pasintaj 30 jaroj terbio montris sian unikan talenton.
Malkovrante Historion
Sveda kemiisto Carl Gustaf Mosander malkovris terbion en 1843. Li trovis ĝiajn malpuraĵojn enYtrio(III) oksidokajY2O3. Yttrium estas nomita laŭ la vilaĝo de Ytterby en Svedio. Antaŭ la apero de interŝanĝa teknologio, terbio ne estis izolita en sia pura formo.
Mosant unue dividis Yttrium(III) oksidon en tri partojn, ĉiuj nomitaj laŭ ercoj: Yttrium(III) oksido,Erbio (III) oksido, kaj terbioksido. Terbioksido estis origine kunmetita de rozkolora parto, pro la elemento nun konata kiel erbio. "Erbium(III) oksido" (inkluzive de tio, kion ni nun nomas terbio) estis origine la esence senkolora parto en la solvaĵo. La nesolvebla oksido de ĉi tiu elemento estas konsiderata bruna.
Pli postaj laboristoj apenaŭ povis observi la etan senkoloran "Erbium(III) oksidon", sed la solveblan rozkoloran parton ne povis esti ignorita. Debatoj pri la ekzisto de Erbio (III) oksido ekestis plurfoje. En la kaoso, la origina nomo estis inversigita kaj la interŝanĝo de nomoj estis blokita, tiel ke la rozkolora parto estis poste menciita kiel solvo enhavanta erbion (en la solvo, ĝi estis rozkolora). Nun oni kredas, ke laboristoj kiuj uzas natrian bisulfaton aŭ Kalian sulfaton prenasCeria (IV) oksidoel Itrio(III) oksido kaj neintence turni terbion en sedimenton enhavanta cerion. Nur proksimume 1% de la origina Yttrium (III) oksido, nun konata kiel "terbio", estas sufiĉe por pasi flavecan koloron al Yttrium (III) oksido. Tial, terbio estas sekundara komponanto kiu komence enhavis ĝin, kaj ĝi estas kontrolita de siaj tujaj najbaroj, gadolinio kaj disprozio.
Poste, kiam ajn aliaj rarateraj elementoj estis apartigitaj de ĉi tiu miksaĵo, sendepende de la proporcio de la oksido, la nomo de terbio estis konservita ĝis finfine, la bruna oksido de terbio estis akirita en pura formo. Esploristoj en la 19-a jarcento ne uzis ultraviola fluoreskecteknologion por observi brilflavajn aŭ verdajn nodulojn (III), igante ĝin pli facila por terbio esti rekonita en solidaj miksaĵoj aŭ solvoj.
Elektrona agordo
Elektrona agordo:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
La Elektrona agordo de terbio estas [Xe] 6s24f9. Normale, nur tri elektronoj povas esti forigitaj antaŭ ol la atomŝargo iĝas tro granda por esti plue jonigita, sed koncerne terbio, duonplena terbio permesas al la kvara elektrono esti plu jonigita en la ĉeesto de fortegaj oksidantoj kiel ekzemple fluora gaso.
Terbio estas arĝenta blanka rara tero metalo kun ductileco, fortikeco, kaj moleco kiu povas esti tranĉita per tranĉilo. Fandpunkto 1360 ℃, bolpunkto 3123 ℃, denseco 8229 4kg/m3. Kompare kun la frua Lanthanide, ĝi estas relative stabila en la aero. Kiel la naŭa elemento de Lantanido, terbio estas metalo kun forta elektro. Ĝi reagas kun akvo por formi hidrogenon.
En naturo, terbio neniam estis trovita esti libera elemento, malgranda kvanto de kiu ekzistas en fosfoceria toriosablo kaj Gadolinito. Terbio kunekzistas kun aliaj raraterelementoj en monazitsablo, kun ĝenerale 0.03% terbioenhavo. Aliaj fontoj estas Xenotime kaj nigraj raraj orercoj, kiuj ambaŭ estas miksaĵoj de oksidoj kaj enhavas ĝis 1% terbion.
Apliko
La apliko de terbio plejparte implikas altteknologiajn kampojn, kiuj estas teknologiintensaj kaj sciintensaj avangardaj projektoj, same kiel projektoj kun signifaj ekonomiaj avantaĝoj, kun allogaj evoluperspektivoj.
La ĉefaj aplikaj areoj inkluzivas:
(1) Utiligita en la formo de miksitaj raraj teroj. Ekzemple, ĝi estas uzata kiel rara tero kunmetita sterko kaj nutraĵaldonaĵo por agrikulturo.
(2) Aktiviganto por verda pulvoro en tri primaraj fluoreskaj pulvoroj. Modernaj optoelektronikaj materialoj postulas la uzon de tri bazaj koloroj de fosforoj, nome ruĝa, verda kaj blua, kiuj povas esti uzataj por sintezi diversajn kolorojn. Kaj terbio estas nemalhavebla komponanto en multaj altkvalitaj verdaj fluoreskaj pulvoroj.
(3) Uzita kiel magnetooptika stokada materialo. Amorfa metalo terbiaj transirmetalaj alojaj maldikaj filmoj estis uzitaj por produkti alt-efikecajn magneto-optikajn diskojn.
(4) Fabrikado de magneto-optika vitro. Faraday rotacia vitro enhavanta terbion estas ŝlosila materialo por fabrikado de rotaciiloj, izoliloj kaj cirkuliloj en lasera teknologio.
(5) La disvolviĝo kaj disvolviĝo de terbio-disprozio-feromagnetostrikta alojo (TerFenol) malfermis novajn aplikojn por terbio.
Por agrikulturo kaj bredado
Rara tero terbio povas plibonigi la kvaliton de kultivaĵoj kaj pliigi la indicon de fotosintezo ene de certa koncentriĝintervalo. Terbiumkompleksoj havas altan biologian agadon. Ternaraj kompleksoj de terbio, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, havas bonajn kontraŭbakteriajn kaj baktericidajn efikojn sur Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis kaj Escherichia coli. Ili havas larĝan kontraŭbakterian spektron. La studo de tiaj kompleksoj disponigas novan esploran direkton por modernaj baktericidaj medikamentoj.
Uzita en la kampo de luminesko
Modernaj optoelektronikaj materialoj postulas la uzon de tri bazaj koloroj de fosforoj, nome ruĝa, verda kaj blua, kiuj povas esti uzataj por sintezi diversajn kolorojn. Kaj terbio estas nemalhavebla komponanto en multaj altkvalitaj verdaj fluoreskaj pulvoroj. Se la naskiĝo de malofta tero kolora televido ruĝa fluoreska pulvoro stimulis la postulon de itrio kaj eŭropio, tiam la apliko kaj disvolviĝo de terbio estis antaŭenigitaj de rara tero tri primara verda fluoreska pulvoro por lampoj. En la fruaj 1980-aj jaroj, Philips inventis la unuan kompaktan energiŝparan fluoreskan lampon de la mondo kaj rapide reklamis ĝin tutmonde. Tb3+jonoj povas elsendi verdan lumon kun ondolongo de 545nm, kaj preskaŭ ĉiuj raraj verdaj fosforoj uzas terbion kiel aktiviganton.
La verda fosforo por kolora televida katodradia tubo (CRT) ĉiam baziĝis sur Zinka sulfido, kiu estas malmultekosta kaj efika, sed la terbiopulvoro ĉiam estis uzata kiel la verda fosforo por projekcia kolora televido, inkluzive de Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 ( Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ kaj LaOBr ∶ Tb3+. Kun la evoluo de granda ekrana altdifina televido (HDTV), alt-efikecaj verdaj fluoreskaj pulvoroj por CRT-oj ankaŭ estas evoluigitaj. Ekzemple, hibrida verda fluoreska pulvoro estis evoluigita eksterlande, konsistante el Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, kaj Y2SiO5: Tb3+, kiuj havas bonegan lumineskan efikecon ĉe alta kurenta denseco.
La tradicia rentgena fluoreska pulvoro estas kalcia volframato. En la 1970-aj kaj 1980-aj jaroj, maloftaj terfosforoj por intensigado de ekranoj estis evoluigitaj, kiel terbio aktivigita sulfuro Lantanoksido, terbio aktivigita bromo Lantana rusto (por verdaj ekranoj), terbio aktivigita sulfuro Itrio(III) rusto, ktp. Kompare kun kalcia tungstato, rara tero fluoreska pulvoro povas redukti la tempon de X-radia surradiado por pacientoj per 80%, plibonigu la rezolucion de X-radiaj filmoj, plilongigas la vivdaŭron de X-radiaj tuboj kaj malpliigas energikonsumon. Terbio ankaŭ estas uzata kiel fluoreska pulvora aktiviganto por medicinaj rentgenaj plibonigaj ekranoj, kio povas multe plibonigi la sentemon de rentgena konvertiĝo en optikaj bildoj, plibonigi la klarecon de rentgenaj filmoj kaj multe redukti la eksponan dozon de ikso-radio. radioj al la homa korpo (pli ol 50%).
Terbio ankaŭ estas uzata kiel aktiviganto en la blanka LED-fosforo ekscitita de blua lumo por nova duonkondukta lumigado. Ĝi povas esti uzata por produkti terbiajn aluminiajn magneto-optikajn kristalajn fosforojn, uzante bluajn elsendajn diodojn kiel ekscitajn lumfontojn, kaj la generita fluoreskeco estas miksita kun la ekscita lumo por produkti puran blankan lumon.
La elektrolumineskaj materialoj faritaj el terbio ĉefe inkluzivas zinksulfidan verdan fosforon kun terbio kiel aktiviganto. Sub ultraviola surradiado, organikaj kompleksoj de terbio povas elsendi fortan verdan fluoreskecon kaj povas esti uzataj kiel maldikfilmaj elektrolumineskaj materialoj. Kvankam signifa progreso estis farita en la studo de maloftaj organikaj kompleksaj elektrolumineskaj maldikaj filmoj, ankoraŭ estas certa breĉo de praktikeco, kaj esplorado pri maloftaj teraj organikaj kompleksaj elektrolumineskaj maldikaj filmoj kaj aparatoj ankoraŭ estas en profundo.
La fluoreskeckarakterizaĵoj de terbio ankaŭ estas utiligitaj kiel fluoreskecsondiloj. Ekzemple, Ofloxacin-terbio (Tb3+) fluoreska sondilo estis uzita por studi la interagadon inter Ofloxacin-terbio (Tb3+) komplekso kaj DNA (DNA) per fluoreska spektro kaj sorbada spektro, indikante ke Ofloxacin Tb3+-enketo povas formi kanelligadon kun DNA-molekuloj, kaj DNA povas signife plibonigi la fluoreskecon de Ofloxacin Tb3+sistemo. Surbaze de ĉi tiu ŝanĝo, DNA povas esti determinita.
Por magnetooptikaj materialoj
Materialoj kun Faraday-efiko, ankaŭ konataj kiel magneto-optikaj materialoj, estas vaste uzataj en laseroj kaj aliaj optikaj aparatoj. Estas du oftaj specoj de magnetooptikaj materialoj: magnetooptikaj kristaloj kaj magnetooptika vitro. Inter ili, magneto-optikaj kristaloj (kiel Itria fera grenato kaj terbio-galia grenato) havas la avantaĝojn de alĝustigebla operacia frekvenco kaj alta termika stabileco, sed ili estas multekostaj kaj malfacile fabrikeblaj. Krome, multaj magneto-optikaj kristaloj kun alta Faraday rotacia angulo havas altan sorbadon en la mallonga ondo-intervalo, kiu limigas ilian uzon. Kompare kun magnetooptikaj kristaloj, magnetooptika vitro havas la avantaĝon de alta transmitance kaj estas facile transformebla en grandajn blokojn aŭ fibrojn. Nuntempe, magneto-optikaj okulvitroj kun alta Faraday-efiko estas ĉefe raraj terjonaj dopitaj okulvitroj.
Uzite por magnetooptikaj stokaj materialoj
En la lastaj jaroj, kun la rapida disvolviĝo de plurmedia kaj oficeja aŭtomatigo, la postulo de novaj altkapacaj magnetaj diskoj pliiĝis. Amorfa metalo terbiaj transirmetalaj alojaj filmoj estis uzitaj por produkti alt-efikecajn magneto-optikajn diskojn. Inter ili, la maldika filmo de alojo TbFeCo havas la plej bonan rendimenton. Terbio-bazitaj magneto-optikaj materialoj estis produktitaj grandskale, kaj magneto-optikaj diskoj faritaj el ili estas utiligitaj kiel komputilaj stokadkomponentoj, kun stoka kapacito pliigita je 10-15 fojojn. Ili havas la avantaĝojn de granda kapacito kaj rapida alirrapideco, kaj povas esti viŝitaj kaj kovritaj dekmiloj da fojoj kiam uzataj por alt-densecaj optikaj diskoj. Ili estas gravaj materialoj en elektronika informa stokado teknologio. La plej ofte uzita magneto-optika materialo en la videblaj kaj preskaŭ-infraruĝaj grupoj estas Terbium Gallium Grenat (TGG) ununura kristalo, kio estas la plej bona magneto-optika materialo por farado de Faraday-rotaciiloj kaj izoliloj.
Por magneta optika vitro
Faraday magnetooptika vitro havas bonan travideblecon kaj izotropion en la videblaj kaj infraruĝaj regionoj, kaj povas formi diversajn kompleksajn formojn. Estas facile produkti grandgrandajn produktojn kaj povas esti tirita en optikajn fibrojn. Tial, ĝi havas larĝajn aplikajn perspektivojn en magnetooptikaj aparatoj kiel magnetooptikaj izoliloj, magnetooptikaj moduliloj kaj fibro-optikaj kurentsensiloj. Pro ĝia granda magneta momento kaj malgranda sorba koeficiento en la videbla kaj infraruĝa gamo, Tb3+jonoj fariĝis ofte uzataj rarateraj jonoj en magnetoptikaj okulvitroj.
Terbio-disprozio-feromagnetostrikta alojo
Fine de la 20-a jarcento, kun la profundiĝo de la monda scienc-teknologia revolucio, novaj raraj teraj Aplikataj Materialoj rapide aperas. En 1984, Iowa State University de Usono, Ames Laboratory de la Usono Sekcio de Energio de Usono kaj la Usona Mararmeo Surfaca Armiloj Esplorcentro (la ĉefa personaro de la poste establita American Edge Technology Company (ET REMA) venis de la centro) kune disvolvis novan maloftan teran Smart materialon, nome terbio disprozio fera giganta magnetostrikta materialo. Ĉi tiu nova Inteligenta materialo havas la bonegajn karakterizaĵojn rapide konverti elektran energion en mekanikan energion. La subakvaj kaj elektro-akustikaj transduktiloj faritaj el ĉi tiu giganta magnetostrikta materialo estis sukcese agorditaj en maramea ekipaĵo, naftoputo-detektaj laŭtparoliloj, bruo kaj vibradokontrolsistemoj, kaj oceanesplorado kaj subteraj komunikadosistemoj. Tial, tuj kiam la terbia disprozio fera giganta magnetostrikta materialo naskiĝis, ĝi ricevis vastan atenton de industrilandoj ĉirkaŭ la mondo. Edge Technologies en Usono komencis produkti terbiajn disprozioferajn gigantajn magnetostriktajn materialojn en 1989 kaj nomis ilin Terfenol D. Poste, Svedio, Japanio, Rusio, Britio, kaj Aŭstralio ankaŭ evoluigis terbiumdisprozioferajn gigantajn magnetostriktajn materialojn.
De la historio de la evoluo de ĉi tiu materialo en Usono, kaj la invento de la materialo kaj ĝiaj fruaj monopolismaj aplikoj estas rekte rilataj al la militindustrio (kiel ekzemple la mararmeo). Kvankam la militistaj kaj defendaj departementoj de Ĉinio iom post iom plifortigas sian komprenon pri tiu ĉi materialo. Tamen, post kiam la Ĉina Ampleksa Nacia Potenco signife pligrandiĝos, la postuloj por realigi la militan konkurencivan strategion en la 21-a jarcento kaj plibonigi la nivelon de ekipaĵo certe estos tre urĝaj. Tial, la ĝeneraligita uzo de terbiumdisprozio fera giganta magnetostrikta materialo fare de armeaj kaj nacidefendaj departementoj estos historia neceso.
Resume, la multaj bonegaj ecoj de terbio faras ĝin nemalhavebla membro de multaj funkciaj materialoj kaj neanstataŭebla pozicio en iuj aplikaj kampoj. Tamen, pro la alta prezo de terbio, homoj studis kiel eviti kaj minimumigi la uzon de terbio por redukti produktokostojn. Ekzemple, maloftaj teraj magneto-optikaj materialoj ankaŭ devus uzi malaltkostan disprozia ferkobalton aŭ gadolinian terbiumkobalton kiel eble plej multe; Provu redukti la enhavon de terbio en la verda fluoreska pulvoro, kiu devas esti uzata. Prezo fariĝis grava faktoro limiganta la ĝeneraligitan uzon de terbio. Sed multaj funkciaj materialoj ne povas malhavi ĝin, do ni devas aliĝi al la principo "uzi bonan ŝtalon sur la klingo" kaj provi ŝpari la uzon de terbio kiel eble plej multe.
Afiŝtempo: Jul-05-2023