Sjeldne jordelementerer uunnværlige for utvikling av høyteknologi som ny energi og materialer, og har bred applikasjonsverdi i felt som romfart, nasjonalt forsvar og militær industri. Resultatene fra moderne krigføring indikerer at sjeldne jordvåpen dominerer slagmarken, sjeldne jordteknologiske fordeler representerer militære teknologiske fordeler, og det er garantert å ha ressurser. Derfor har sjeldne jordarter også blitt strategiske ressurser som store økonomier rundt om i verden konkurrerer om, og viktige råvarestrategier som sjeldne jordarter øker ofte til nasjonale strategier. Europa, Japan, USA og andre land og regioner legger mer vekt på nøkkelmaterialer som sjelden jord. I 2008 ble sjeldne jordmaterialer oppført som "nøkkelmaterialstrategi" av USAs energidepartement; I begynnelsen av 2010 kunngjorde EU etableringen av en strategisk reserve av sjeldne jordarter; I 2007 hadde det japanske utdanningsdepartementet, kultur, vitenskap og teknologi, samt departementet for økonomi, industri og teknologi, allerede foreslått "Element Strategy Plan" og "Rare Metal Alternative Materials" -planen. De har tatt kontinuerlige tiltak og retningslinjer i ressursreserver, teknologisk fremgang, ressursinnsamling og søket etter alternative materialer. Fra denne artikkelen vil redaktøren i detalj introdusere de viktige og til og med uunnværlige historiske utviklingsoppdragene og rollene til disse sjeldne jordelementene.
Terbium tilhører kategorien tunge sjeldne jordarter, med lav overflod i jordskorpen på bare 1,1 ppm.Terbiumoksidutgjør mindre enn 0,01% av de totale sjeldne jordene. Selv i den høye on-ionetypen av høye jordstoffer med det høyeste innholdet av terbium, utgjør terbiuminnholdet bare 1,1-1,2% av den totale sjeldne jorden, noe som indikerer at den tilhører kategorien "edel" av sjeldne jordelementer. Terbium er et sølvgrå metall med duktilitet og relativt myk tekstur, som kan kuttes opp med en kniv; Smeltepunkt 1360 ℃, kokepunkt 3123 ℃, tetthet 8229 4kg/m3. I over 100 år siden oppdagelsen av terbium i 1843, har dens knapphet og verdi forhindret dens praktiske anvendelse i lang tid. Det er først de siste 30 årene Terbium har vist sitt unike talent.
Oppdagelsen av terbium
I samme periode daLantanumble oppdaget, Karl G. Mosander av Sverige analyserte det opprinnelig oppdagetYttriumog publiserte en rapport i 1842, og klargjorde at den opprinnelig oppdaget Yttrium -jorden ikke var et eneste elementært oksid, men et oksid på tre elementer. I 1843 oppdaget Mossander elementet Terbium gjennom sin forskning på Yttrium Earth. Han kåret fremdeles til en av dem yttrium jord og en av demErbiumoksid. Det var først i 1877 at det offisielt ble kalt Terbium, med elementsymbolet TB. Navngivningen kommer fra samme kilde som Yttrium, som stammer fra landsbyen Ytterby nær Stockholm, Sverige, hvor Yttrium malm først ble oppdaget. Oppdagelsen av terbium og to andre elementer, Lanthanum og Erbium, åpnet den andre døren for oppdagelsen av sjeldne jordelementer, og markerte den andre fasen av oppdagelsen. Det ble først renset av G. Urban i 1905.
Mossander
Påføring av terbium
Bruken avterbiuminvolverer stort sett høyteknologiske felt, som er teknologikrevende og kunnskapsintensive banebrytende prosjekter, samt prosjekter med betydelige økonomiske fordeler, med attraktive utviklingsutsikter. De viktigste applikasjonsområdene inkluderer: (1) som brukes i form av blandede sjeldne jordarter. For eksempel brukes den som en sjelden jordforbindelsesgjødsel og fôrtilsetningsstoff for landbruket. (2) Aktivator for grønt pulver i tre primære fluorescerende pulver. Moderne optoelektroniske materialer krever bruk av tre grunnleggende farger av fosfor, nemlig rød, grønn og blå, som kan brukes til å syntetisere forskjellige farger. Og terbium er en uunnværlig komponent i mange grønne lysstoffrør av høy kvalitet. (3) Brukes som et magneto optisk lagringsmateriale. Amorfe metall terbium overgangsmetalllegering tynne filmer har blitt brukt til å produsere høyytelsesmagneto optiske plater. (4) Produksjon av magneto optisk glass. Faraday rotasjonsglass som inneholder terbium er et nøkkelmateriale for å produsere rotatorer, isolatorer og sirkulatorer i laserteknologi. (5) Utviklingen og utviklingen av terbium dysprosium ferromagnetostriktiv legering (terfenol) har åpnet nye applikasjoner for terbium.
For landbruk og dyrehold
Sjelden jord terbiumkan forbedre kvaliteten på avlingene og øke hastigheten på fotosyntesen innenfor et visst konsentrasjonsområde. Kompleksene av terbium har høy biologisk aktivitet, og de ternære kompleksene av terbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3-3H2O, har gode antibakterielle og bakteriede effekter på Staphylococcus aureus, bacillus subibilis og escherichia coli, med bredt sektror-shette-s-spectrium-senter. Studien av disse kompleksene gir en ny forskningsretning for moderne bakteriedrepende medisiner.
Brukt innen luminescens
Moderne optoelektroniske materialer krever bruk av tre grunnleggende farger av fosfor, nemlig rød, grønn og blå, som kan brukes til å syntetisere forskjellige farger. Og terbium er en uunnværlig komponent i mange grønne lysstoffrør av høy kvalitet. Hvis fødselen av sjeldent jordfarge -TV -røde lysstoffrør har stimulert etterspørselen etter yttrium og europium, har anvendelsen og utviklingen av terbium blitt fremmet av sjeldent jord tre primærfarge grønt fluorescerende pulver for lamper. På begynnelsen av 1980-tallet oppfant Philips verdens første kompakte energisparende lysstoffrør og promoterte den raskt globalt. TB3+-ioner kan avgi grønt lys med en bølgelengde på 545nm, og nesten alle sjeldne jordgrønne fluorescerende pulver bruker terbium som aktivator.
Det grønne fluorescerende pulveret som brukes til fargekatodestrålrør (CRT) har alltid vært hovedsakelig basert på billig og effektiv sinksulfid, men terbiumpulver har alltid blitt brukt som projeksjonsfarge -TV -pulver, for eksempel Y2SIO5: TB3+, Y3 (Al, Ga) 5o12: TB3+og Laobr: TB3+. Med utviklingen av storskjerm-high-definition-TV (HDTV), utvikles også høyytelsesgrønne lysstoffrør for CRT-er. For eksempel er det utviklet et hybridgrønn fluorescerende pulver i utlandet, bestående av Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LaOCL: TB3+og Y2SIO5: TB3+, som har utmerket luminescenseffektivitet ved høy strømtetthet.
Det tradisjonelle røntgenstrålefluorescerende pulveret er kalsiumvolurstat. På 1970- og 1980 -tallet ble det utviklet sjeldne jordens fluorescerende pulver for sensibiliseringsskjermer, så som terbiumaktivert lantanumsulfidoksyd, terbiumaktivert lantanbromidoksid (for grønne skjermer), og terbiumaktivert ydtriumsulfidoksid. Sammenlignet med kalsiumvolurstat, kan sjeldne jordfluorescerende pulver redusere tidspunktet for røntgenbestråling for pasienter med 80%, forbedre oppløsningen av røntgenfilmer, utvide levetiden til røntgenrør og redusere energiforbruket. Terbium brukes også som en fluorescerende pulveraktivator for medisinsk røntgenforbedringsskjerm, noe som kan forbedre følsomheten til røntgenkonvertering til optiske bilder, forbedre klarheten i røntgenfilmer og redusere eksponeringsdosen av røntgenstråler i mer enn 50%).
Terbiumbrukes også som aktivator i den hvite LED -fosforen som er begeistret av blått lys for ny halvlederbelysning. Det kan brukes til å produsere terbium aluminium magneto optiske krystallfosforer ved bruk av blått lys som avgir dioder som eksitasjonslyskilder, og den genererte fluorescensen blandes med eksitasjonslyset for å produsere rent hvitt lys.
De elektroluminescerende materialene laget av terbium inkluderer hovedsakelig sinksulfidgrønt fluorescerende pulver med terbium som aktivator. Under ultrafiolett bestråling kan organiske komplekser av terbium avgi sterk grønn fluorescens og kan brukes som tynnfilmelektroluminescerende materialer. Selv om det er gjort betydelige fremskritt i studiet av sjeldne jordiske organiske kompleks elektroluminescerende tynne filmer, er det fremdeles et visst gap fra praktisk, og forskning på sjeldne jordarriske kompleks elektroluminescerende tynne filmer og enheter er fremdeles i dybden.
Fluorescensegenskapene til terbium brukes også som fluorescensprober. Interaksjonen mellom Ofloxacin terbium (TB3+) kompleks og deoksyribonukleinsyre (DNA) ble studert ved bruk av fluorescens og absorpsjonsspektre, så som fluorescenssonden til ofloxacin terbium (TB3+). Resultatene viste at ofloxacin TB3+-probe kan danne en sporbinding med DNA -molekyler, og deoksyribonukleinsyre kan betydelig forbedre fluorescensen til ofloxacin TB3+-systemet. Basert på denne endringen kan deoksyribonukleinsyre bestemmes.
For magneto optiske materialer
Materialer med Faraday-effekt, også kjent som magneto-optiske materialer, er mye brukt i lasere og andre optiske enheter. Det er to vanlige typer magneto optiske materialer: magneto optiske krystaller og magneto optisk glass. Blant dem har magneto-optiske krystaller (som yttrium jernarnet og terbium gallium granat) fordelene med justerbar driftsfrekvens og høy termisk stabilitet, men de er dyre og vanskelige å produsere. I tillegg har mange magneto-optiske krystaller med høye Faraday-rotasjonsvinkler høy absorpsjon i kortbølgeområdet, noe som begrenser bruken av dem. Sammenlignet med magneto optiske krystaller, har magneto optisk glass fordelen med høy transmittans og er lett å gjøres til store blokker eller fibre. For tiden er magneto-optiske glass med høy faraday-effekt hovedsakelig sjeldne jord-ionedopede glass.
Brukt til magneto optiske lagringsmaterialer
De siste årene, med rask utvikling av multimedia og kontorautomatisering, har etterspørselen etter nye magnetiske plater med høy kapasitet økt. Amorfe metall terbium overgangsmetalllegerings tynne filmer har blitt brukt til å produsere høyytelsesmagneto optiske plater. Blant dem har TBFECO -legeringstynne filmen den beste ytelsen. Terbiumbaserte magneto-optiske materialer er produsert i stor skala, og magneto-optiske plater laget av dem brukes som datalagringskomponenter, med lagringskapasitet økt med 10-15 ganger. De har fordelene med stor kapasitet og rask tilgangshastighet, og kan tørkes og belegges titusenvis av ganger når de brukes til optiske skiver med høy tetthet. De er viktige materialer innen elektronisk informasjonslagringsteknologi. Det mest brukte magneto-optiske materialet i de synlige og nær-infrarøde båndene er terbium gallium granat (TGG) enkeltkrystall, som er det beste magneto-optiske materialet for å lage Faraday-rotatorer og isolatorer.
For magneto optisk glass
Faraday Magneto Optical Glass har god åpenhet og isotropi i de synlige og infrarøde regionene, og kan danne forskjellige komplekse former. Det er enkelt å produsere store produkter og kan trekkes inn i optiske fibre. Derfor har den brede applikasjonsutsikter i magneto optiske enheter som magneto optiske isolatorer, magneto optiske modulatorer og fiberoptiske strømsensorer. På grunn av dets store magnetiske øyeblikk og små absorpsjonskoeffisient i det synlige og infrarøde området, har TB3+-ioner blitt ofte brukt sjeldne jordioner i magneto optiske glass.
Terbium dysprosium ferromagnetostriktiv legering
På slutten av 1900 -tallet, med kontinuerlig utdyping av verdens teknologiske revolusjon, kom nye sjeldne jordens applikasjonsmaterialer raskt. I 1984 samarbeidet Iowa State University, Ames Laboratory ved det amerikanske energidepartementet, og det amerikanske Navy Surface Weapons Research Center (hvor hovedpersonellet i det senere etablerte Edge Technology Corporation (ET Rema) seg) for å utvikle et nytt sjeldent jordlig intelligent materiale, nemlig terbium dysprosiumferomagnetisk magnetostriktivt materiale. Dette nye intelligente materialet har utmerkede egenskaper ved raskt å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Undervann og elektroakustiske svinger laget av dette gigantiske magnetostriktive materialet er vellykket konfigurert i marineutstyr, høytvisning for oljebrønn, støy og vibrasjonskontrollsystemer og leting av hav og underjordiske kommunikasjonssystemer. Derfor, så snart terbiumdysprosium -jerngiganten magnetostriktivt materiale ble født, fikk den stor oppmerksomhet fra industrialiserte land rundt om i verden. Edge Technologies i USA begynte å produsere terbium dysprosium -jerngigantiske magnetostriktive materialer i 1989 og utnevnte dem Terfenol D. Deretter utviklet Sverige, Japan, Russland, Storbritannia og Australia også Terbium dysprosium -jerngigantiske magnetostriktive materialer.
Fra historien om utviklingen av dette materialet i USA er både oppfinnelsen av materialet og dets tidlige monopolistiske applikasjoner direkte relatert til militærindustrien (som marinen). Selv om Kinas militære og forsvarsavdelinger gradvis styrker forståelsen av dette materialet. Imidlertid, med den betydelige forbedringen av Kinas omfattende nasjonale styrke, vil etterspørselen etter å oppnå en militær konkurransedyktig strategi fra det 21. århundre og forbedre utstyrsnivået definitivt være veldig presserende. Derfor vil den utbredte bruken av terbium dysprosium jerngigantiske magnetostriktive materialer fra militære og nasjonale forsvarsavdelinger være en historisk nødvendighet.
Kort sagt, de mange utmerkede egenskapene tilterbiumGjør det til et uunnværlig medlem av mange funksjonelle materialer og en uerstattelig posisjon i noen applikasjonsfelt. På grunn av den høye prisen på terbium har folk imidlertid studert hvordan de kan unngå og minimere bruken av terbium for å redusere produksjonskostnadene. For eksempel bør sjeldne jordmagneto-optiske materialer også bruke lavpris dysprosium jernkobolt eller gadolinium terbium kobolt så mye som mulig; Forsøk å redusere innholdet av terbium i det grønne fluorescerende pulveret som må brukes. Pris har blitt en viktig faktor som begrenser den utbredte bruken av terbium. Men mange funksjonelle materialer kan ikke klare seg uten det, så vi må følge prinsippet om å "bruke godt stål på bladet" og prøve å lagre bruken av terbium så mye som mulig.
Post Time: Aug-07-2023