Seltenerdelementesind unverzichtbar für die Entwicklung von High-Tech wie neuer Energie und Materialien und haben einen großen Anwendungswert in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, nationale Verteidigung und Militärindustrie. Die Ergebnisse der modernen Kriegsführung deuten darauf hin, dass Seltene Erden Waffen das Schlachtfeld dominieren, technologische Vorteile von Seltener erd militärischen technologischen Vorteilen darstellen und Ressourcen garantiert sind. Daher sind Seltene Erden auch zu strategischen Ressourcen geworden, für die große Volkswirtschaften auf der ganzen Welt konkurrieren, und wichtige Rohstoffstrategien wie Seltene Erden steigen häufig zu nationalen Strategien. Europa, Japan, die Vereinigten Staaten und andere Länder und Regionen achten mehr Aufmerksamkeit auf wichtige Materialien wie Seltene Erde. Im Jahr 2008 wurden Seltene erdmaterialien vom US -Energieministerium als "Schlüsselmaterialstrategie" aufgeführt. Anfang 2010 kündigte die Europäische Union die Einrichtung einer strategischen Reserve von Seltenen Erden an. Im Jahr 2007 hatte das japanische Ministerium für Bildung, Kultur, Wissenschaft und Technologie sowie das Ministerium für Wirtschaft, Industrie und Technologie bereits den Plan "Element Strategy Plan" und den Plan "Seltene Metall alternative Materialien" vorgeschlagen. Sie haben kontinuierliche Maßnahmen und Richtlinien in Ressourcenreserven, technologischen Fortschritt, Ressourcenerwerb und der Suche nach alternativen Materialien ergriffen. Ab diesem Artikel wird der Herausgeber die wichtigen und unverzichtbaren historischen Entwicklungsmissionen und -rollen dieser Seltenerdelemente ausführlich vorstellen.
Terbium gehört zur Kategorie der schweren seltenen Erden, mit einer geringen Häufigkeit in der Erdkruste bei nur 1,1 ppm.Terbiumoxidmacht weniger als 0,01% der gesamten Seltenen Erden aus. Selbst im hohen Yttrium-Ionen-Typ Heavy Seltenerderz mit dem höchsten Inhalt des Terbiums macht der Terbiumgehalt nur 1,1-1,2% der gesamten Seltenenerde aus, was darauf hinweist, dass es zur Kategorie "Noble" von Seltenerdelementen gehört. Terbium ist ein silbergraues Metall mit Duktilität und relativ weicher Textur, die mit einem Messer geschnitten werden kann. Schmelzpunkt 1360 ℃, Siedepunkt 3123 ℃, Dichte 8229 4 kg/m3. Seit über 100 Jahren seit der Entdeckung von Terbium im Jahr 1843 haben seine Knappheit und sein Wert seine praktische Anwendung seit langem verhindert. Erst in den letzten 30 Jahren hat Terbium sein einzigartiges Talent gezeigt.
Die Entdeckung von Terbium
Im gleichen Zeitraum, wennLanthanwurde entdeckt, Karl G. Mosander von Schweden analysierte die anfangs entdeckteYttriumund veröffentlichte 1842 einen Bericht, in dem klar wurde, dass die anfänglich entdeckte Yttrium -Erde kein einzelnes Elementoxid, sondern ein Oxid aus drei Elementen war. 1843 entdeckte Mossander das Element Terbium durch seine Forschung über Yttrium Erde. Er nannte immer noch einen von ihnen Yttrium Erde und einen von ihnenErbiumoxid. Erst 1877 wurde es offiziell Terbium mit dem Elementsymbol TB genannt. Seine Benennung stammt aus derselben Quelle wie Yttrium, das aus dem Dorf Ytterby in der Nähe von Stockholm, Schweden, stammt, wo Yttrium Ore zuerst entdeckt wurde. Die Entdeckung von Terbium und zwei weiteren Elementen, Lanthan und Erbium, öffnete die zweite Tür für die Entdeckung von Seltenerdelementen und markierte die zweite Stufe ihrer Entdeckung. Es wurde erstmals 1905 von G. Urban gereinigt.
Mossander
Anwendung von Terbium
Die Anwendung vonTerbiumMeistens beinhaltet High-Tech-Felder, die technologisch intensive und wissensintensive hochmoderne Projekte sowie Projekte mit erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen mit attraktiven Entwicklungsaussichten sind. Zu den wichtigsten Anwendungsgebieten gehören: (1) in Form von gemischten Seltenen Erden verwendet. Zum Beispiel wird es als Dünger mit Seltenerd und Futtermittel für die Landwirtschaft verwendet. (2) Aktivator für grünes Pulver in drei primären fluoreszierenden Pulver. Moderne optoelektronische Materialien erfordern die Verwendung von drei Grundfarben von Phosphoren, nämlich rot, grün und blau, mit denen verschiedene Farben synthetisiert werden können. Und Terbium ist eine unverzichtbare Komponente in vielen hochwertigen grün fluoreszierenden Pulver. (3) als magneto optisches Lagermaterial verwendet. Amorphe Metall-Terbium-Übergangsmetalllegierungdünnfilme wurden zur Herstellung von Hochleistungs-Magneto-optischen Scheiben verwendet. (4) Herstellung magnetischer optisches Glas. Faraday Rotatory Glass, das Terbium enthält, ist ein Schlüsselmaterial für die Herstellung von Rotatoren, Isolatoren und Kreislauf in der Lasertechnologie. (5) Die Entwicklung und Entwicklung der Terbium -Dyprosium -Ferromagnetostrictive -Legierung (Terfenol) hat neue Anwendungen für Terbium eröffnet.
Für Landwirtschaft und Tierhaltung
Seltenerd terbiumKann die Qualität der Pflanzen verbessern und die Photosyntheserate innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereichs erhöhen. Die Komplexe des Terbiums haben eine hohe biologische Aktivität, und die ternären Komplexe von Terbium, TB (ALA) 3Benim (Clo4) 3-3H2O, haben gute antibakterielle und bakterizide Wirkungen auf Staphylokokken aureus, Bacillus-Subtilis und Escherichia-Coli-Coli-Coli mit breitem Fachpropentien. Die Untersuchung dieser Komplexe bietet eine neue Forschungsrichtung für moderne bakterizide Medikamente.
Verwendet im Bereich der Lumineszenz
Moderne optoelektronische Materialien erfordern die Verwendung von drei Grundfarben von Phosphoren, nämlich rot, grün und blau, mit denen verschiedene Farben synthetisiert werden können. Und Terbium ist eine unverzichtbare Komponente in vielen hochwertigen grün fluoreszierenden Pulver. Wenn die Geburt von Seltener erdfarbener farbiger Fernseher rotes Fluoreszenzpulver die Nachfrage nach Yttrium und Europium stimuliert hat, wurde die Anwendung und Entwicklung von Terbium durch seltene Erde drei primäre Farbe grünes Fluoreszenzpulver für Lampen gefördert. In den frühen 1980er Jahren erfand Philips die weltweit erste kompakte energiesparende fluoreszierende Lampe und förderte sie schnell weltweit. TB3+-Ionen können grünes Licht mit einer Wellenlänge von 545 nm emittieren, und fast alle grünen fluoreszierenden Pulver mit Seltener erd verwenden Terbium als Aktivator.
Das grün -fluoreszierende Pulver, das für Farb -TV -Kathodenröhrchen (CRTs) verwendet wird, basiert immer hauptsächlich auf billigem und effizientem Zinksulfid, aber Terbiumpulver wurde immer als Projektion Farb -TV -Grünpulver wie Y2sio5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: TB3+und Laobr: TB3+verwendet. Mit der Entwicklung eines hochauflösenden Fernsehsenders (HDTV) werden ebenfalls Hochleistungsgrüne fluoreszierende Pulver für CRTs entwickelt. Beispielsweise wurde im Ausland ein hybrides grünes Fluoreszenzpulver entwickelt, das aus Y3 (Al, Ga) 5O12: TB3+, Laocl: TB3+und Y2SIO5: TB3+besteht, die bei hoher Stromdichte eine hervorragende Lumineszenz -Effizienz aufweisen.
Das herkömmliche Röntgenfluoreszenzpulver ist Calcium-Wolkenstaat. In den 1970er und 1980er Jahren wurden Seltene erdleuchter Pulver für Sensibilisierungsscreens entwickelt, wie z. Im Vergleich zu Calcium-Wolkenstadion kann Seltenerdfluoreszenzpulver die Zeit der Röntgenbestrahlung für Patienten um 80%verkürzen, die Auflösung von Röntgenfilmen verbessern, die Lebensdauer von Röntgenröhrchen verlängern und den Energieverbrauch verringern. Terbium wird auch als Fluoreszenzpulveraktivator für medizinische Röntgenverstärkungsbildschirme verwendet, die die Empfindlichkeit der Röntgenumwandlung in optische Bilder erheblich verbessern, die Klarheit von Röntgenfilmen verbessern und die Expositionsdosis von Röntgenstrahlen für den menschlichen Körper erheblich reduzieren können (um mehr als 50%).
Terbiumwird auch als Aktivator im weißen LED -Phosphor verwendet, der von blauem Licht für eine neue Halbleiterbeleuchtung angeregt wird. Es kann verwendet werden, um aptische Kristallphosphoren von Terbium -Aluminium zu produzieren, wobei Blaulicht -Emissionsdioden als Anregungslichtquellen verwendet werden, und die erzeugte Fluoreszenz wird mit dem Anregungslicht gemischt, um reines weißes Licht zu erzeugen.
Die aus Terbium hergestellten Elektrolumineszenzmaterialien umfassen hauptsächlich Zinksulfidgrün -Fluoreszenzpulver mit Terbium als Aktivator. Bei ultraviolettem Bestrahlung können organische Komplexe von Terbium eine starke grüne Fluoreszenz emittieren und als Elektrolumineszenzmaterial für dünne Film verwendet werden. Obwohl in der Untersuchung des organischen Elektrolumineszenz -Dünnfilme von Seltener erdlichem organischen Komplex signifikante Fortschritte erzielt wurden, gibt es immer noch eine gewisse Lücke von der Praktikabilität, und die Forschung an organischen, dünnen Filmen und Geräten für Seltenerd organische Komplexe ist immer noch ausführlich.
Die Fluoreszenzeigenschaften von Terbium werden auch als Fluoreszenzsonden verwendet. Die Wechselwirkung zwischen Ofloxacin -Terbium (TB3+) -Komplex und Desoxyribonukleinsäure (DNA) wurde unter Verwendung von Fluoreszenz- und Absorptionsspektren untersucht, wie die Fluoreszenzsonde von Ofloxacin -Terbium (TB3+). Die Ergebnisse zeigten, dass die Ofloxacin -Tb3+-Ponde eine Rillenbindung mit DNA -Molekülen bilden kann, und Desoxyribonukleinsäure kann die Fluoreszenz des Ofloxacin TB3+-Systems signifikant verbessern. Basierend auf dieser Veränderung kann Desoxyribonukleinsäure bestimmt werden.
Für magnetische optische Materialien
Materialien mit Faraday-Effekt, auch als magnetooptische Materialien bekannt, werden in Lasern und anderen optischen Geräten häufig verwendet. Es gibt zwei häufige Arten von magnetischen optischen Materialien: magnetische optische Kristalle und magnetisches optisches Glas. Unter ihnen haben magneto-optische Kristalle (wie Yttrium-Eisengranat und Terbium-Gallium-Granat) die Vorteile einer einstellbaren Betriebsfrequenz und einer hohen thermischen Stabilität, aber sie sind teuer und schwierig herzustellen. Darüber hinaus haben viele magnetooptische Kristalle mit hohen Faraday-Rotationswinkeln eine hohe Absorption im kurzen Wellenbereich, was ihre Verwendung begrenzt. Im Vergleich zu magnetischen optischen Kristallen hat Magneto -optisches Glas den Vorteil einer hohen Sendung und ist leicht zu großen Blöcken oder Fasern zu verarbeiten. Gegenwärtig sind magnetooptische Brillen mit hohem Faraday-Effekt hauptsächlich dotierte Seltenerd-Ionen-Brillen.
Wird für magnetische optische Lagermaterialien verwendet
In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach neuen Magnetscheiben mit hoher Kapazität von Multimedia und Büroautomatisierung zugenommen. Amorphe Metall-Terbium-Übergangsmetalllegierungdünnfilme wurden zur Herstellung von Hochleistungs-Magneto-optischen Scheiben verwendet. Unter ihnen hat der Tbfeco -Alloy -Dünnfilm die beste Leistung. Magnetisch-optische Materialien auf terbiumbasierten Basis wurden in großem Maßstab hergestellt, und magnetooptische Scheiben, die daraus hergestellt werden, werden als Computerspeicherkomponenten verwendet, wobei die Speicherkapazität um das 10-15-fache erhöht wird. Sie haben die Vorteile einer großen Kapazität und einer schnellen Zugangsgeschwindigkeit und können bei Verwendung optischer Scheiben mit hoher Dichte ausgelöscht und zehntausende Male gewischt werden. Sie sind wichtige Materialien in der elektronischen Informationsspeichertechnologie. Das am häufigsten verwendete magnetooptische Material in den sichtbaren und infrarotischen Bändern ist ein einzelner Kristall (TERBIUM Gallium Granat), das das beste magnetooptische Material für die Herstellung von Faraday-Rotatoren und Isolatoren ist.
Für Magneto optisches Glas
Faraday Magneto Optical Glass hat eine gute Transparenz und Isotropie in den sichtbaren und Infrarotregionen und kann verschiedene komplexe Formen bilden. Es ist einfach, große Produkte herzustellen und kann in optische Fasern gezogen werden. Daher verfügt es über breite Anwendungsaussichten in magnetischen optischen Geräten wie magneto optischen Isolatoren, magneto optischen Modulatoren und Glasfaserstromsensoren. Aufgrund seines großen magnetischen Moments und des kleinen Absorptionskoeffizienten im sichtbaren und infrarotischen Bereich sind TB3+-Ionen häufig in magneto optischen Brillen verwendet.
Terbium -Dyprosium -Ferromagnetostriktivlegierung
Am Ende des 20. Jahrhunderts, wobei die weltweit technologische Revolution kontinuierlich vertieft war, entstanden neue Anwendungsmaterialien für Seltene Erden rasch. 1984 arbeitete die Iowa State University, das Ames Laboratory des US -amerikanischen Energieministeriums und das US -amerikanische Navy Surface Weapons Research Center (aus dem das Hauptpersonal der späteren EDETOLY CORPORATION (ET REMA) zusammengearbeitet hat, um ein neues Material intelligent intelligent zu entwickeln, nämlich Terbium -Dyprosium -ferromagnetisch -magnetostriktives Material. Dieses neue intelligente Material hat hervorragende Eigenschaften, um die elektrische Energie schnell in mechanische Energie umzuwandeln. Die aus diesem riesigen magnetostriktiven Material hergestellten Unterwasser- und Elektroakustikern wurden erfolgreich in Marineausrüstung, Lautsprechern für Ölwell-Well-Erkennung, Rauschen und Vibrationssteuerungssysteme sowie Exploration des Ozeans und unterirdischen Kommunikationssysteme konfiguriert. Sobald das Terbium Dyprosium Iron Giant Magnetostrictive Material geboren wurde, wurde daher in industrialisierten Ländern auf der ganzen Welt weit verbreitet. Die Edge -Technologien in den Vereinigten Staaten begannen 1989 mit der Herstellung von Terbium Dyprosium Iron Giant Magnetostrictive Materials und nannten sie Terfenol D. anschließend Schweden, Japan, Russland, Großbritannien und Australien entwickelten auch Terbium Dyprosium Iron Giant Magnetostrictive Materialien.
Aus der Geschichte der Entwicklung dieses Materials in den Vereinigten Staaten stehen sowohl die Erfindung des Materials als auch seine frühen monopolistischen Anwendungen in direktem Zusammenhang mit der Militärindustrie (wie der Marine). Obwohl Chinas Militär- und Verteidigungsabteilungen allmählich ihr Verständnis dieses Materials stärken. Angesichts der erheblichen Verbesserung der umfassenden nationalen Stärke Chinas wird die Nachfrage nach einer militärischen Wettbewerbsstrategie des 21. Jahrhunderts und der Verbesserung des Gerätsniveaus definitiv sehr dringend sein. Daher wird die weit verbreitete Verwendung von Terbium -Dyprosium -Eisengiganten magnetostriktiven Materialien durch militärische und nationale Verteidigungsabteilungen eine historische Notwendigkeit sein.
Kurz gesagt, die vielen hervorragenden Eigenschaften vonTerbiumMachen Sie es zu einem unverzichtbaren Mitglied vieler funktioneller Materialien und einer unersetzlichen Position in einigen Anwendungsfeldern. Aufgrund des hohen Terbiumpreises haben die Menschen jedoch untersucht, wie die Verwendung von Terbium vermieden und minimiert werden kann, um die Produktionskosten zu senken. Beispielsweise sollten magnetische Materialien für seltene erd so weit wie möglich auch kostengünstige Dyprosium-Eisenkobalt oder Gadolinium-Terbium-Kobalt verwenden. Versuchen Sie, den terbiumgehalt im grün fluoreszierenden Pulver zu reduzieren, der verwendet werden muss. Der Preis ist zu einem wichtigen Faktor geworden, der die weit verbreitete Verwendung von Terbium einschränkt. Viele funktionelle Materialien können jedoch nicht ohne sie auskommen, daher müssen wir uns an das Prinzip der "Verwendung guter Stahl auf der Klinge" halten und versuchen, die Verwendung von Terbium so weit wie möglich zu speichern.
Postzeit: Aug-07-2023