Térbiopertence à categoria de pesadoterras raras, com uma baixa abundância na crosta terrestre em apenas 1,1 ppm. O óxido de terbio é responsável por menos de 0,01% do total de terras raras. Mesmo no alto minério de terras raras do tipo de íons httrium alto com o maior teor de terbio, o teor de terbio é responsável apenas por 1,1-1,2% da Terra Rara total, indicando que pertence à categoria "nobre" de elementos de terra rara. Por mais de 100 anos desde a descoberta do Terbium em 1843, sua escassez e valor impediram sua aplicação prática por um longo tempo. É apenas nos últimos 30 anos que o Terbium mostrou seu talento único。
Descobrindo a história
O químico sueco Carl Gustaf Mosander descobriu Terbium em 1843. Ele encontrou suas impurezas emÓxido de Yttrio (III)eY2o3. Yttrium recebeu o nome da vila de Ytterby na Suécia. Antes do surgimento da tecnologia de troca iônica, o Terbium não era isolado em sua forma pura.
Mosant dividido primeiro o óxido de yttrium (III) em três partes, todas nomeadas em homenagem ao minério: óxido de Yttrium (III),Óxido de erbio (III)e óxido de terbio. O óxido de terbio foi originalmente composto por uma parte rosa, devido ao elemento agora conhecido como erbio. “O óxido de erbio (iii)” (incluindo o que chamamos de terbio) era originalmente a parte essencialmente incolor na solução. O óxido insolúvel desse elemento é considerado marrom.
Os trabalhadores posteriores dificilmente conseguiram observar o minúsculo “óxido de erbio (III)”, mas a parte rosa solúvel não pôde ser ignorada. Os debates sobre a existência de óxido de erbio (III) surgiram repetidamente. No caos, o nome original foi revertido e a troca de nomes estava presa, então a parte rosa foi mencionada como uma solução contendo erbio (na solução, era rosa). Agora acredita -se que os trabalhadores que usam bissulfato de sódio ou sulfato de potássioÓxido de cério (iv)Fora do óxido de ytrio (III) e, involuntariamente, transforma o terbio em um sedimento contendo cério. Apenas cerca de 1% do óxido original do yttrium (III), agora conhecido como "terbio", é suficiente para passar uma cor amarelada para o óxido de Yttrium (III). Portanto, o terbio é um componente secundário que o continha inicialmente e é controlado por seus vizinhos imediatos, gadolínio e disprósio.
Posteriormente, sempre que outros elementos de terras raras eram separadas dessa mistura, independentemente da proporção do óxido, o nome do terbio foi retido até finalmente, o óxido marrom do terbio foi obtido em forma pura. Pesquisadores do século XIX não usaram a tecnologia de fluorescência ultravioleta para observar nódulos amarelos ou verdes brilhantes (III), facilitando a reconhecimento do terbio em misturas ou soluções sólidas.
Configuração de elétrons
Configuração de elétrons:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
A configuração eletrônica do terbio é [XE] 6S24F9. Normalmente, apenas três elétrons podem ser removidos antes que a carga nuclear se torne muito grande para ser mais ionizada, mas, no caso de terbio, o terbio semi -cheio permite que o quarto elétron seja mais ionizado na presença de oxidantes muito fortes, como o gás flúor.
O terbio é um metal de terras raras brancas prateadas com ductilidade, resistência e suavidade que pode ser cortada com uma faca. Ponto de fusão 1360 ℃, ponto de ebulição 3123 ℃, densidade 8229 4kg/m3. Comparado com o primeiro lantanídeo, é relativamente estável no ar. Como o nono elemento de Lantanida, o Terbium é um metal com forte eletricidade. Reage com a água para formar hidrogênio.
Na natureza, o terbio nunca foi considerado um elemento livre, uma pequena quantidade da qual existe na areia e gadolinita do tório de fosfocerium. O terbio coexiste com outros elementos de terras raras na areia monazita, com um teor de terbio geralmente 0,03%. Outras fontes são xenotime e minérios de ouro raros negros, ambos misturas de óxidos e contêm até 1% de terbio.
Aplicativo
A aplicação de terbio envolve principalmente campos de alta tecnologia, que são projetos intensivos em tecnologia e intensidade de conhecimento, bem como projetos com benefícios econômicos significativos, com perspectivas atraentes de desenvolvimento.
As principais áreas de aplicação incluem:
(1) utilizado na forma de terras raras mistas. Por exemplo, é usado como um fertilizante composto de terras raras e aditivo para a agricultura.
(2) ativador para pó verde em três pós fluorescentes primários. Os materiais optoeletrônicos modernos requerem o uso de três cores básicas de fósforos, a saber, vermelho, verde e azul, que podem ser usados para sintetizar várias cores. E o terbio é um componente indispensável em muitos pós fluorescentes verdes de alta qualidade.
(3) Usado como um material de armazenamento óptico de magneto. Filmes finos de liga de metal de transição de Terbio de Terbio de Metal Amorfo foram usados para fabricar discos magneto-ópticos de alto desempenho.
(4) Fabricar vidro óptico de magneto. O vidro rotatório de Faraday contendo terbio é um material essencial para rotadores de fabricação, isoladores e circuladores na tecnologia a laser.
(5) O desenvolvimento e o desenvolvimento da liga de ferromagnetostrictiva do disprósio de terbio (terfenol) abriu novas aplicações para o terbio.
Para agricultura e criação de animais
O terbio de terras raras pode melhorar a qualidade das culturas e aumentar a taxa de fotossíntese dentro de uma certa faixa de concentração. Os complexos de terbio têm alta atividade biológica. Complexos ternários de terbio, TB (Ala) 3benim (CLO4) 3 · 3H2O, têm bons efeitos antibacterianos e bactericidas em Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis e Escherichia coli. Eles têm amplo espectro antibacteriano. O estudo de tais complexos fornece uma nova direção de pesquisa para medicamentos bactericidas modernos.
Usado no campo da luminescência
Os materiais optoeletrônicos modernos requerem o uso de três cores básicas de fósforos, a saber, vermelho, verde e azul, que podem ser usados para sintetizar várias cores. E o terbio é um componente indispensável em muitos pós fluorescentes verdes de alta qualidade. Se o nascimento do pó fluorescente de TV em cores raras da TV estimulou a demanda por Yttrium e Europium, a aplicação e o desenvolvimento de terbio foram promovidos por pó fluorescente verde da Terra Rara de Três Cor Pó fluorescente para lâmpadas. No início dos anos 80, a Philips inventou a primeira lâmpada fluorescente compacta de economia de energia do mundo e rapidamente a promoveu globalmente. Os íons Tb3+podem emitir luz verde com um comprimento de onda de 545nm, e quase todos os fósforos verdes de terras raras usam terbio como ativador.
O fósforo verde para o tubo de raios de cátodo de TV colorido (CRT) sempre foi baseado no sulfeto de zinco, que é barato e eficiente, mas o pó de terbio sempre foi usado como fósforo verde para TV colorida de projeção, incluindo Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 (Al GA) 5O12 ∶ TB3+e laobr ∶ TB3. Com o desenvolvimento da televisão de alta definição de tela grande (HDTV), também estão sendo desenvolvidos pós fluorescentes verdes de alto desempenho para CRTs. Por exemplo, um pó fluorescente verde híbrido foi desenvolvido no exterior, consistindo em Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+e Y2SIO5: TB3+, que têm excelente eficiência de luminescência na alta densidade de corrente.
O tradicional pó fluorescente de raios-X é tungstate de cálcio. In the 1970s and 1980s, rare earth phosphors for intensifying screens were developed, such as terbium activated sulfur Lanthanum oxide, terbium activated bromine Lanthanum oxide (for green screens), terbium activated sulfur Yttrium(III) oxide, etc. Compared with calcium tungstate, rare earth fluorescent powder can reduce the time of X-ray irradiation for patients by 80%, melhore a resolução dos filmes de raios-X, estenda a vida útil dos tubos de raios-X e reduza o consumo de energia. O terbio também é usado como ativador de pó fluorescente para telas de aprimoramento de raios-X médicos, o que pode melhorar bastante a sensibilidade da conversão de raios-X em imagens ópticas, melhorar a clareza dos filmes de raios-X e reduzir bastante a dose de exposição de raios-X ao corpo humano (em mais de 50%).
O terbio também é usado como ativador no fósforo LED branco excitado pela luz azul para a nova iluminação semicondutores. Pode ser usado para produzir fósforos de cristal óptico de magneto de alumínio de terbio, usando diodos emissores de luz azul como fontes de luz de excitação, e a fluorescência gerada é misturada com a luz de excitação para produzir luz branca pura.
Os materiais eletroluminescentes feitos de terbio incluem principalmente o fósforo verde de sulfeto de zinco com terbio como ativador. Sob irradiação ultravioleta, os complexos orgânicos de terbio podem emitir forte fluorescência verde e podem ser usados como materiais eletroluminescentes de filme fino. Embora tenha sido feito um progresso significativo no estudo de filmes finos eletroluminescentes do complexo orgânico de terras raras, ainda existe uma certa lacuna da praticidade, e a pesquisa sobre filmes e dispositivos finos de complexo orgânico de terras raras ainda estão em profundidade.
As características de fluorescência do terbio também são usadas como sondas de fluorescência. Por exemplo, foi usada a sonda de fluorescência de terbio de terbio de lloxacina (TB3+) para estudar a interação entre o complexo de térbio de ofloxacina (Tb3+) e DNA (DNA) por espectro de fluorescência e espectro de absorção com a moll de enlutagem de Tb3+pode se formar uma groove ligando a groove com a ligação de DNA com a ligação de DNA com a ligação da groove com a ligação com a groove com a groove com a ligação com a groove com a ligação de DNA com a groove, a groove liga -se com a inclinação da groove com a groove, a groove liga a groove, a groove liga a groove, Ofloxacina TB3+Sistema. Com base nessa mudança, o DNA pode ser determinado.
Para materiais ópticos de magneto
Os materiais com efeito Faraday, também conhecidos como materiais magneto-ópticos, são amplamente utilizados em lasers e outros dispositivos ópticos. Existem dois tipos comuns de materiais ópticos de magneto: cristais ópticos de magneto e vidro óptico de magneto. Entre eles, os cristais magneto-ópticos (como granada de ferro yttrium e granada de gálio de terbio) têm as vantagens de frequência operacional ajustável e alta estabilidade térmica, mas são caras e difíceis de fabricar. Além disso, muitos cristais magneto-ópticos com alto ângulo de rotação de Faraday têm alta absorção na faixa de onda curta, o que limita seu uso. Comparado com os cristais ópticos de magneto, o vidro óptico magneto tem a vantagem da transmitância alta e é fácil de ser transformado em grandes blocos ou fibras. Atualmente, os vidros magneto-ópticos com alto efeito de faraday são principalmente vidros dopados com íon de terras raras.
Usado para materiais de armazenamento óptico de magneto
Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da automação multimídia e de escritórios, a demanda por novos discos magnéticos de alta capacidade tem aumentado. Os filmes de liga de metal de transição de Terbio de Terbio de Metal Amorfo foram usados para fabricar discos magneto-ópticos de alto desempenho. Entre eles, o filme fino da liga TBfeco tem a melhor performance. Os materiais magneto-ópticos à base de terbio foram produzidos em larga escala e os discos magneto-ópticos feitos deles são usados como componentes de armazenamento de computador, com a capacidade de armazenamento aumentada 10 a 15 vezes. Eles têm as vantagens de grande capacidade e velocidade de acesso rápido e podem ser limpadas e revestidas dezenas de milhares de vezes quando usadas para discos ópticos de alta densidade. São materiais importantes na tecnologia de armazenamento de informações eletrônicas. O material magneto-óptico mais comumente usado nas bandas visíveis e de infravermelho próximo é o cristal único de granada de gálio de terbio (TGG), que é o melhor material magneto-óptico para fazer rotadores e isoladores de Faraday.
Para vidro óptico de magneto
O vidro óptico de Faraday Magneto possui boa transparência e isotropia nas regiões visíveis e infravermelhas e pode formar várias formas complexas. É fácil produzir produtos de tamanho grande e pode ser atraído para fibras ópticas. Portanto, possui amplas perspectivas de aplicação em dispositivos ópticos de magneto, como isoladores ópticos de magneto, moduladores ópticos de magneto e sensores de corrente de fibra óptica. Devido ao seu grande momento magnético e pequeno coeficiente de absorção na faixa visível e infravermelha, os íons Tb3+tornaram -se comumente usados íons de terras raras em vidros ópticos de magneto.
Terbio Disprósio Ferromagnotostrictivo Liga
No final do século XX, com o aprofundamento da revolução científica e tecnológica mundial, novos materiais aplicados de terras raras estão emergindo rapidamente. Em 1984, a Universidade Estadual de Iowa, os Estados Unidos, o Laboratório Ames do Departamento de Energia dos Estados Unidos dos Estados Unidos e o Centro de Pesquisa de Armas da Marinha dos EUA (o principal pessoal da American Edge Technology Company (ET REMA) veio do centro) desenvolveu em conjunto um novo material de Magnetosting Smart Material. Esse novo material inteligente tem as excelentes características de converter rapidamente energia elétrica em energia mecânica. Os transdutores subaquáticos e eletro-acústicos feitos desse material magnetostrritivo gigante foram configurados com sucesso em equipamentos navais, alto-falantes de detecção de poço de petróleo, sistemas de controle de ruído e vibração e sistemas de exploração e comunicação subterrânea. Portanto, assim que nasceu o material magnetostrritivo gigante de ferro do disprósio de terbio, recebeu atenção generalizada de países industrializados em todo o mundo. As tecnologias de borda nos Estados Unidos começaram a produzir materiais magnetostrictivos gigantes de ferro do disprósio de terbio em 1989 e os nomearam terfenol D. posteriormente, Suécia, Japão, Rússia, Reino Unido e Austrália também desenvolveram materiais magnetostritivos gigantes da gigante de ferro de Dysprónsio.
A partir da história do desenvolvimento desse material nos Estados Unidos, a invenção do material e suas aplicações monopolistas precoces estão diretamente relacionadas à indústria militar (como a Marinha). Embora os departamentos militares e de defesa da China estejam gradualmente fortalecendo sua compreensão desse material. No entanto, após o aumento da potência nacional abrangente da China, os requisitos para realizar a estratégia competitiva militar no século XXI e melhorar o nível de equipamento certamente serão muito urgentes. Portanto, o uso generalizado de materiais magnetosterriticos gigantes de ferro do disprósio de terbio por departamentos de defesa militar e nacional será uma necessidade histórica.
Em resumo, as muitas excelentes propriedades do Terbium o tornam um membro indispensável de muitos materiais funcionais e uma posição insubstituível em alguns campos de aplicação. No entanto, devido ao alto preço do terbio, as pessoas estudam como evitar e minimizar o uso de terbio para reduzir os custos de produção. Por exemplo, os materiais magneto-ópticos de terras raras também devem usar cobalto de ferro ou gadolínio de raro de baixo custo o máximo possível; Tente reduzir o conteúdo de terbio no pó fluorescente verde que deve ser usado. O preço tornou -se um fator importante que restringe o uso generalizado de terbio. Mas muitos materiais funcionais não podem ficar sem ele, por isso temos que aderir ao princípio de “usar o aço bom na lâmina” e tentar salvar o uso do Terbium o máximo possível.
Hora de postagem: JUL-05-2023