테르븀지각에 1.1ppm 정도로 풍부하게 존재하는 중희토류 원소에 속합니다.테르븀 산화물전체 희토류 원소의 0.01% 미만을 차지합니다. 테르븀 함량이 가장 높은 고이트륨 이온형 중희토류 광석에서도 테르븀 함량은 전체 희토류 원소의 1.1~1.2%에 불과합니다.희토류, 그것은 "고귀한" 범주에 속한다는 것을 나타냅니다.희토류원소입니다. 1843년 테르븀이 발견된 이후 100년이 넘도록, 그 희소성과 가치 때문에 오랫동안 실용화되지 못했습니다. 터븀이 발견된 것은 불과 30년 전입니다.테르븀독특한 재능을 보여주었습니다.
역사의 발견
스웨덴 화학자 Carl Gustaf Mosander는 1843년에 테르븀을 발견했습니다. 그는 그 불순물을 발견했습니다.이트륨 산화물그리고이산화이소(Y2O3). 이트륨스웨덴의 이트비(Itby) 마을에서 이름을 따왔습니다. 이온 교환 기술이 등장하기 전에는 테르븀이 순수한 형태로 분리되지 않았습니다.
모산더가 처음으로 분열했다이트륨 산화물세 부분으로 나뉘며 모두 광석의 이름을 따서 명명되었습니다.이트륨 산화물, 에르븀 산화물, 그리고산화 테르븀. 테르븀 산화물원래는 현재로 알려진 원소로 인해 분홍색 부분으로 구성되었습니다.에르븀. 에르븀 산화물(현재 테르븀이라고 불리는 것도 포함) 원래는 용액에서 무색의 물질이었습니다. 이 원소의 불용성 산화물은 갈색으로 간주됩니다.
이후의 작업자들은 작은 무색의 "에르븀 산화물"하지만 용해되는 분홍색 부분은 무시할 수 없습니다. 존재에 대한 논쟁은에르븀 산화물반복적으로 나타났습니다. 혼란 속에서 원래 이름이 뒤바뀌어 이름 교환이 중단되었고, 결국 분홍색 부분은 에르븀을 함유한 용액으로 언급되었습니다(용액에서는 분홍색이었습니다). 현재는 이황화나트륨이나 황산칼륨을 사용하여 이산화세륨을 제거하는 작업자들이이트륨 산화물의도치 않게 돌다테르븀세륨을 함유하는 침전물로 변환됩니다. 현재 '테르븀', 원본의 약 1%에 불과합니다이트륨 산화물존재하지만 이것은 밝은 노란색을 전달하기에 충분합니다.이트륨 산화물. 그러므로,테르븀원래 이를 포함하고 있던 보조 구성 요소이며, 바로 옆의 구성 요소에 의해 제어됩니다.가돌리늄그리고디스프로슘.
그 후, 다른 때마다희토류이 혼합물에서 산화물의 비율에 관계없이 원소가 분리되었으며, 최종적으로 갈색 산화물이 생성될 때까지 테르븀이라는 이름이 유지되었습니다.테르븀순수한 형태로 얻어졌습니다. 19세기 연구자들은 자외선 형광 기술을 사용하여 밝은 노란색이나 녹색 단괴(III)를 관찰하지 않았기 때문에 고체 혼합물이나 용액에서 테르븀을 더 쉽게 식별할 수 있었습니다.
전자 배열
전자 레이아웃:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
전자 배열테르븀[Xe] 6s24f9입니다. 일반적으로 핵전하가 더 이상 이온화될 수 없을 만큼 커지기 전에 전자 세 개만 제거될 수 있습니다. 그러나테르븀, 반쯤 채워진테르븀불소 가스와 같은 매우 강한 산화제가 존재할 때 네 번째 전자의 추가 이온화가 가능합니다.
금속
테르븀은백색의 희토류 금속으로, 연성, 인성, 그리고 칼로 자를 수 있을 만큼 부드러움을 지녔습니다. 녹는점은 1360℃, 끓는점은 3123℃이며, 밀도는 8229kg/m³입니다. 초기 란타넘족 원소들과 비교했을 때, 공기 중에서 비교적 안정합니다. 란타넘족 원소의 아홉 번째 원소인 테르븀은 물과 반응하여 수소 기체를 생성하는 매우 높은 전하를 가진 금속입니다.
자연 속에서,테르븀인산세륨 토륨 모래와 규소베릴륨 이트륨 광석에 소량으로 존재하는 자유 원소로 발견된 적이 없습니다.테르븀모나자이트 모래에서 다른 희토류 원소와 공존하며, 일반적으로 테르븀 함량은 0.03%입니다. 다른 공급원으로는 인산이트륨과 희토류 금이 있으며, 둘 다 최대 1%의 테르븀을 함유한 산화물 혼합물입니다.
애플리케이션
의 응용 프로그램테르븀주로 기술 집약적이고 지식 집약적인 최첨단 프로젝트인 하이테크 분야와 관련이 있으며, 상당한 경제적 이익과 매력적인 개발 전망을 가진 프로젝트도 포함됩니다.
주요 적용 분야는 다음과 같습니다.
(1) 혼합 희토류 형태로 활용됩니다. 예를 들어 농업용 희토류 복합비료, 사료첨가제로 사용됩니다.
(2) 세 가지 기본 형광 분말의 녹색 분말 활성화제. 현대 광전자 재료는 다양한 색상을 합성하는 데 사용할 수 있는 세 가지 기본 색상, 즉 적색, 녹색, 청색 형광체를 사용해야 합니다. 그리고테르븀많은 고품질 녹색 형광 분말의 필수적인 구성 요소입니다.
(3) 자기광 저장 재료로 사용됩니다. 비정질 금속 테르븀 전이 금속 합금 박막은 고성능 자기광 디스크 제조에 사용되었습니다.
(4) 자기광학 유리 제조. 테르븀을 함유하는 패러데이 회전 유리는 레이저 기술에서 회전자, 절연체, 순환기 제조에 핵심 소재이다.
(5) 테르븀 디스프로슘 강자성 합금(TerFenol)의 개발 및 발전은 테르븀의 새로운 응용 분야를 열어주었습니다.
농업 및 축산을 위해
희토류테르븀특정 농도 범위 내에서 작물의 품질을 개선하고 광합성 속도를 증가시킬 수 있습니다. 테르븀의 복합체는 높은 생물학적 활성을 가지며, 테르븀의 삼원 복합체는테르븀, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O는 황색포도상구균, 고초균, 대장균에 대해 우수한 항균 및 살균 효과를 나타내며, 광범위한 항균 효과를 나타냅니다. 이 복합체에 대한 연구는 현대 살균제 연구의 새로운 방향을 제시합니다.
발광 분야에 사용
현대 광전자 재료는 다양한 색상을 합성하는 데 사용할 수 있는 세 가지 기본 색상의 형광체, 즉 적색, 녹색, 청색을 사용해야 합니다. 테르븀은 많은 고품질 녹색 형광 분말의 필수 구성 요소입니다. 희토류 컬러 TV 적색 형광 분말의 탄생이 수요를 촉진했다면,이트륨그리고유로퓸, 테르븀의 응용 및 개발은 램프용 희토류 삼원색 녹색 형광 분말에 의해 촉진되었습니다. 1980년대 초, 필립스는 세계 최초의 소형 에너지 절약 형광 램프를 발명하여 빠르게 전 세계에 홍보했습니다. Tb3+ 이온은 545nm 파장의 녹색 빛을 방출할 수 있으며, 거의 모든 희토류 녹색 형광 분말은테르븀, 활성제로서.
컬러 TV 음극선관(CRT)에 사용되는 녹색 형광 분말은 항상 저렴하고 효율적인 황화아연을 기반으로 해왔지만, 투사형 컬러 TV 녹색 분말로는 테르븀 분말이 항상 사용되어 왔습니다. 예를 들어, Y2SiO5:Tb3+, Y3(Al, Ga)5O12:Tb3+, LaOBr:Tb3+ 등이 있습니다. 대형 화면 고화질 TV(HDTV)의 발전과 함께 CRT용 고성능 녹색 형광 분말도 개발되고 있습니다. 예를 들어, 해외에서는 Y3(Al, Ga)5O12:Tb3+, LaOCl:Tb3+, Y2SiO5:Tb3+로 구성된 하이브리드 녹색 형광 분말이 개발되었는데, 이는 고전류 밀도에서 우수한 발광 효율을 나타냅니다.
기존의 X선 형광 분말은 텅스텐산칼슘입니다. 1970년대와 1980년대에는 감작 스크린용 희토류 형광 분말이 개발되었는데, 다음과 같습니다.테르븀활성화된 황화란탄 산화물, 테르븀 활성화된 브롬화란탄 산화물(그린 스크린용), 그리고 테르븀 활성화된 황화이트륨 산화물. 희토류 형광 분말은 텅스텐산칼슘과 비교하여 환자의 X선 조사 시간을 80% 단축하고, X선 필름의 해상도를 향상시키며, X선관의 수명을 연장하고, 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 테르븀은 의료용 X선 증강 스크린의 형광 분말 활성제로도 사용되어 X선을 광학 영상으로 변환하는 감도를 크게 향상시키고, X선 필름의 선명도를 향상시키며, 인체에 대한 X선 피폭량을 50% 이상 크게 줄일 수 있습니다.
테르븀새로운 반도체 조명을 위한 청색광으로 여기되는 백색 LED 형광체의 활성제로도 사용됩니다. 청색 발광 다이오드를 여기 광원으로 사용하여 테르븀 알루미늄 자기 광학 결정 형광체를 제조하는 데 사용할 수 있으며, 생성된 형광은 여기광과 혼합되어 순수한 백색광을 생성합니다.
테르븀으로 만든 전기발광재료는 주로 황화아연 녹색 형광분말을 포함한다.테르븀활성제로서. 자외선 조사 하에서 테르븀 유기 복합체는 강한 녹색 형광을 방출하여 박막 전계 발광 재료로 사용될 수 있습니다.희토류유기복합 전기발광 박막은 실용화와는 아직 일정한 차이가 있으며, 희토류 유기복합 전기발광 박막 및 소자에 대한 연구는 여전히 심도 있게 진행되고 있다.
테르븀의 형광 특성 또한 형광 프로브로 사용됩니다. 오플록사신 테르븀(Tb3+) 복합체와 데옥시리보핵산(DNA) 간의 상호작용은 오플록사신 테르븀(Tb3+) 형광 프로브와 같은 형광 및 흡광 스펙트럼을 사용하여 연구되었습니다. 그 결과, 오플록사신 Tb3+ 프로브는 DNA 분자와 결합하는 홈을 형성할 수 있으며, 데옥시리보핵산은 오플록사신 Tb3+ 시스템의 형광을 유의미하게 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다. 이러한 변화를 바탕으로 데옥시리보핵산의 양을 측정할 수 있습니다.
자기광학 재료용
패러데이 효과를 갖는 재료, 즉 자기 광학 재료는 레이저 및 기타 광학 장치에 널리 사용됩니다. 자기 광학 재료에는 자기 광학 결정과 자기 광학 유리의 두 가지 일반적인 유형이 있습니다. 이 중 자기 광학 결정(예: 이트륨 철 가넷, 테르븀 갈륨 가넷)은 작동 주파수 조정이 가능하고 열 안정성이 높다는 장점이 있지만, 가격이 비싸고 제조가 어렵습니다. 또한, 높은 패러데이 회전각을 갖는 많은 자기 광학 결정은 단파 영역에서 높은 흡수율을 나타내어 사용이 제한됩니다. 자기 광학 결정과 비교했을 때, 자기 광학 유리는 투과율이 높고 큰 블록이나 파이버로 쉽게 제작할 수 있다는 장점이 있습니다. 현재 높은 패러데이 효과를 갖는 자기 광학 유리는 주로 희토류 이온 도핑 유리입니다.
자기광학 저장 소재에 사용
최근 멀티미디어와 사무 자동화의 급속한 발전으로 새로운 고용량 자기 디스크에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 비정질 금속 테르븀 전이 금속 합금 박막은 고성능 자기 광 디스크 제조에 사용되었습니다. 그중 TbFeCo 합금 박막이 가장 우수한 성능을 보입니다. 테르븀 기반 자기 광 재료는 대량 생산되고 있으며, 이를 이용하여 제작된 자기 광 디스크는 컴퓨터 저장 장치로 사용되어 저장 용량이 10~15배 증가했습니다. 대용량과 빠른 액세스 속도라는 장점을 가지고 있으며, 고밀도 광 디스크에 사용할 경우 수만 번 닦아내고 코팅할 수 있습니다. 전자 정보 저장 기술에서 중요한 소재입니다. 가시광선 및 근적외선 대역에서 가장 일반적으로 사용되는 자기 광 재료는 테르븀 갈륨 가넷(TGG) 단결정으로, 패러데이 회전기 및 절연체 제작에 가장 적합한 자기 광 재료입니다.
자기 광학 유리용
패러데이 자기 광학 유리는 가시광선 및 적외선 영역에서 우수한 투명성과 등방성을 가지며, 다양하고 복잡한 형상을 형성할 수 있습니다. 대형 제품 생산이 용이하고 광섬유에 인발할 수 있습니다. 따라서 자기 광 절연체, 자기 광 변조기, 광섬유 전류 센서와 같은 자기 광 소자에 폭넓게 적용될 가능성이 있습니다. 가시광선 및 적외선 영역에서 큰 자기 모멘트와 작은 흡수 계수를 갖는 Tb3+ 이온은 자기 광학 유리에서 일반적으로 사용되는 희토류 이온이 되었습니다.
테르븀 디스프로슘 강자성 합금
20세기 말, 세계 기술 혁명이 지속적으로 심화됨에 따라 새로운 희토류 응용 소재가 빠르게 등장했습니다. 1984년, 아이오와 주립 대학교, 미국 에너지부 산하 에임스 연구소, 미국 해군 수상 무기 연구 센터(후에 설립된 Edge Technology Corporation(ET REMA)의 주요 인력이 이 센터에서 나옴)는 새로운 희토류 지능형 소재인 테르븀 디스프로슘 강자성 자기변형 소재를 공동으로 개발했습니다. 이 새로운 지능형 소재는 전기 에너지를 기계 에너지로 빠르게 변환하는 탁월한 특성을 가지고 있습니다. 이 거대 자기변형 소재로 만든 수중 및 전기음향 변환기는 해군 장비, 유정 탐지 스피커, 소음 및 진동 제어 시스템, 해양 탐사 및 지하 통신 시스템에 성공적으로 구성되었습니다. 따라서 테르븀 디스프로슘 철 거대 자기변형 소재가 탄생하자마자 전 세계 산업 국가에서 널리 주목을 받았습니다. 미국의 Edge Technologies는 1989년에 테르븀 디스프로슘 철 거대 자기변형 재료를 생산하기 시작했으며 이를 Terfenol D라고 명명했습니다. 이후 스웨덴, 일본, 러시아, 영국, 호주도 테르븀 디스프로슘 철 거대 자기변형 재료를 개발했습니다.
미국에서 이 소재가 개발된 역사를 살펴보면, 이 소재의 발명과 초기 독점적 응용은 모두 군수 산업(예: 해군)과 직접적인 관련이 있습니다. 중국 군과 국방부는 이 소재에 대한 이해를 점차 강화하고 있습니다. 그러나 중국의 종합적인 국력이 크게 향상됨에 따라 21세기 군사 경쟁 전략 달성 및 장비 수준 향상에 대한 요구는 매우 시급할 것입니다. 따라서 군과 국방부에서 테르븀 디스프로슘 철 거대 자기변형 소재를 광범위하게 사용하는 것은 역사적으로 필수적인 일이 될 것입니다.
간단히 말해서, 많은 우수한 속성테르븀테르븀은 다양한 기능성 소재의 필수 요소이자 일부 응용 분야에서 대체 불가능한 위치를 차지합니다. 그러나 테르븀의 높은 가격으로 인해 생산 비용을 절감하기 위해 테르븀 사용을 피하고 최소화하는 방법을 연구해 왔습니다. 예를 들어, 희토류 자기광학 소재는 저비용 테르븀을 사용해야 합니다.디스프로슘 철코발트 또는 가돌리늄 테르븀 코발트를 최대한 많이 사용하십시오. 반드시 사용해야 하는 녹색 형광 분말의 테르븀 함량을 줄이도록 노력하십시오. 가격은 광범위한 사용을 제한하는 중요한 요인이 되었습니다.테르븀. 그러나 많은 기능성 소재는 그것 없이는 할 수 없기 때문에 우리는 "칼날에 좋은 강철을 사용"하는 원칙을 고수하고 사용을 절약하려고 노력해야 합니다.테르븀가능한 한 많이.
게시 시간: 2023년 10월 25일