TérbioPertence à categoria de terras raras pesadas, com baixa abundância na crosta terrestre em apenas 1,1 ppm.Óxido de terbioRespondo por menos de 0,01% do total de terras raras. Mesmo no alto minério de terras raras do tipo de íons yttrium com o maior teor de terbio, o teor de terbio é responsável apenas por 1,1-1,2% do totalTerra rara, indicando que pertence à categoria "nobre" deTerra raraelementos. 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 quetérbiomostrou seu talento único.
Descobrindo a história
O químico sueco Carl Gustaf Mosander descobriu Terbium em 1843. Ele descobriu suas impurezas emÓxido de YttriaeY2o3. Ítriorecebeu o nome da vila de Itby na Suécia. Antes do surgimento da tecnologia de troca iônica, o Terbium não era isolado em sua forma pura.
Mossander dividiu pela primeira vezÓxido de Yttriaem três partes, todo nomeado em homenagem aos minérios:Óxido de Yttria, óxido de erbio, eÓxido de terbio. Óxido de terbiofoi originalmente composto por uma parte rosa, devido ao elemento agora conhecido comoerbium. Óxido de erbio(incluindo o que chamamos de terbio agora) era originalmente uma parte incolor em solução. O óxido insolúvel desse elemento é considerado marrom.
Os trabalhadores posteriores acharam difícil observar minúsculos incolores “óxido de erbio“, Mas a parte rosa solúvel não pode ser ignorada. O debate sobre a existência deóxido de erbiosurgiu 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 dissulfeto de sódio ou sulfato de potássio para remover o dióxido de cérioÓxido de Yttrianão intencionalmente virartérbioem cério contendo precipitados. Atualmente conhecido como 'térbio', apenas cerca de 1% do originalÓxido de Yttriaestá presente, mas isso é suficiente para transmitir uma cor amarela clara paraÓxido de Yttria. Portanto,térbioé um componente secundário que o continha inicialmente e é controlado por seus vizinhos imediatos,GadolínioeDisprósio.
Depois, sempre que outroTerra raraOs elementos foram separados dessa mistura, independentemente da proporção do óxido, o nome do terbio foi retido até finalmente, o óxido marrom detérbiofoi 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
Layout eletrônico:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F9
O arranjo eletrônico detérbioé [xe] 6s24f9. Normalmente, apenas três elétrons podem ser removidos antes que a carga nuclear se torne muito grande para ser ionizado. No entanto, no caso detérbio, o semi preenchidotérbioPermite ionização adicional do quarto elétron na presença de um oxidante muito forte, como o gás fluorina.
Metal
Térbioé 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 os primeiros elementos de lantanídeo, é relativamente estável no ar. O nono elemento dos elementos de lantanídeo, Terbium, é um metal altamente carregado que reage com a água para formar gás hidrogênio.
Na natureza,térbionunca foi encontrado como um elemento livre, presente em pequenas quantidades na areia fósforo de tório e silício berílio yttrium minério.TérbioCoexiste com outros elementos de terras raras na areia monazita, com um teor de terbio geralmente 0,03%. Outras fontes incluem fosfato de yttrio e ouro de terra rara, ambos misturas de óxidos contendo até 1% de terbio.
Aplicativo
A aplicação detérbioEnvolve 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. Etérbioé 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 ópticos de magneto 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
Terra raratérbiopode 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 e os complexos ternários detérbio, TB (ALA) 3benim (CLO4) 3-3H2O, têm bons efeitos antibacterianos e bactericidas em Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis e Escherichia coli, com propriedades antibacterianas de amplo espectro. O estudo desses 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 de fluorescente vermelho da TV de TV raro de TV raro estimulou a demanda porítrioeEuropium, então a aplicação e o desenvolvimento do terbio foram promovidos por uma terra rara, três cores primárias de pó fluorescente verde 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 pós fluorescentes verdes de terras raras usamtérbio, como ativador.
O pó fluorescente verde usado para tubos de raios de cátodo de TV colorido (CRTs) sempre foi baseado principalmente em sulfeto de zinco barato e eficiente, mas o pó de terbio sempre foi usado como pó verde de TV em cores, como 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. Nas décadas de 1970 e 1980, foram desenvolvidos pós fluorescentes de terras raras para telas de sensibilização, comotérbio, Óxido de sulfeto de lantânio ativado, óxido de brometo de lantânio ativado com terbio (para telas verdes) e o óxido de sulfeto de yttria ativado por Terbio. Comparado ao tungstate de cálcio, o pó fluorescente da Terra Rara pode reduzir o tempo de irradiação de raios-X para os pacientes em 80%, melhorar a resolução dos filmes de raios-X, prolongar a vida útil dos tubos de raios-X e reduzir 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%).
TérbioTambém 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 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 sulfeto de zinco em pó fluorescente verde comtérbiocomo 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 um progresso significativo tenha sido feito no estudo deTerra raraFilmes finos eletroluminescentes complexos orgânicos, 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. A interação entre o complexo de térbio de ofloxacina (TB3+) e o ácido desoxirribonucleico (DNA) foi estudada usando espectros de fluorescência e absorção, como a sonda de fluorescência do terbio de ofloxacina (TB3+). Os resultados mostraram que a sonda de Ofloxacina Tb3+pode formar uma ligação de ranhura com moléculas de DNA, e o ácido desoxirribonucleico pode aumentar significativamente a fluorescência do sistema Ofloxacin Tb3+. Com base nessa mudança, o ácido desoxirribonucleico 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 altos ângulos 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. Filmes finos de liga de metal de transição de Terbio de Terbio de Metal Amorfo foram usados para fabricar discos ópticos de magneto 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 contínuo da revolução tecnológica mundial, novos materiais de aplicação de terras raras estavam emergindo rapidamente. Em 1984, a Iowa State University, o Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA e o Centro de Pesquisa de Armas da Marinha dos EUA (a partir do qual o principal pessoal da Corporação de Tecnologia de Edge (ET REMA) mais tarde estabelecida) colaborou para desenvolver um novo material de ferromagnético da Terbium raro. Esse novo material inteligente tem 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, com o aprimoramento significativo da força nacional abrangente da China, a demanda por atingir uma estratégia competitiva militar do século XXI e melhorar os níveis de equipamentos será definitivamente muito urgente. 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 suma, as muitas excelentes propriedades detérbioTorne -o 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 baixo custoFerro de disprósioO cobalto de cobalto ou gadolínio Terbium 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 detérbio. Mas muitos materiais funcionais não podem ficar sem ele, então temos que aderir ao princípio de “usar o aço bom na lâmina” e tentar salvar o uso detérbiotanto quanto possível.
Hora de postagem: outubro-25-2023