اکسید تربیم : خواص، روش سنتز، کاربردها

 

اکسید تربیم (III ، IV) که گاهی اوقات هپتا اکسید تتراتربیم نامیده می شود، ترکیبی شیمیایی به شکل پودر سیاه رنگ می باشد. این ماده یکی از اصلی ترین ترکیبات تجاری تربیوم است و تنها چنین محصولی حاوی حداقل مقداری Tb (IV) (تربیوم در حالت اکسیداسیون +۴)، همراه با Tb پایدار (III) است.

 

تربیوم اکسید از طریق حرارت دادن اگزالات فلز تولید می شود و در تهیه سایر ترکیبات تربیوم مورد استفاده قرار می گیرد. تربیوم سه اکسید اصلی دیگر، Tb۲O۳ ،TbO۲ و Tb۶O۱۱ را نیز تشکیل می دهد. tetraterbium heptaoxide منبع تربیوم حرارتی بسیار نامحلول و مناسب برای کاربردهای شیشه، نوری و سرامیک است.

 

ترکیبات تربیوم به شدت فلورسنت هستند و اکثر منابع تربیوم جهان برای ایجاد فسفرهای سبز استفاده می شود که فناوری روشنایی سه رنگ را امکان پذیر می کند. همچنین اغلب به عنوان ماده تخریب گر برای دستگاه های حالت جامد بلوری و مواد سلول سوختی استفاده می شود.

 

خواص و مشخصات شناسایی اکسید تربیم (III ، IV)

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                       پودر سیاه رنگ فرمول شیمیایی                                                                     Tb۴O۷
دانسیته                                                                   (g/cm۳)۷.۳ وزن مولکولی                                                        (g/mol)747.697
نقطه ذوب                                              تخریب و تبدیل به Tb۲O۳ شماره (CAS No)                                                       ۱۲۰۳۷-۰۱-۳
حلالیت در آب                                                                نامحلول نام آیوپاک                                          Tetraterbium heptaoxide

 

روش سنتز

 

اکسید تربیم اغلب از طریق احتراق اگزالات یا سولفات موجود در هوا تولید می شود. معمولاً ترجیح داده می شود که اگزالات در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد باشد، زیرا سولفات به دمای بالاتری نیاز دارد و محصولی تقریباً سیاه رنگ آلوده به Tb۶O۱۱ یا سایر اکسیدهای غنی از اکسیژن تولید می کند.

 

اکسید تربیوم (III ، IV) هنگام گرم شدن در دمای بالا، اکسیژن را از دست می دهد و در دمای متوسط ​​تر یعنی حدود ۳۵۰ درجه سانتیگراد نیز به طور برگشت پذیر اکسیژن را از دست می دهد. این خاصیت که در Pr۶O۱۱ و V۲O۵ نیز دیده می شود، به آن اجازه می دهد تا مانند V۲O۵ به عنوان کاتالیزور اکسیداسیون در واکنش های اکسیژن کار کند.

 

واکنش های شیمیایی تربیم اکسید

 

واکنش های شیمیایی تربیم اکسید

 

در اوایل سال ۱۹۱۶ مشخص شد که Tb۴O۷ داغ واکنش گاز ذغال (CO + H۲) با هوا را کاتالیز می کند، که منجر به لخته شدن و اغلب احتراق می شود. این ماده برای تولید TbO2 با اکسیژن اتمی واکنش نشان می دهد، اما یک آماده سازی راحت تر از TbO۲ با حل شدن انتخابی Tb۴O۷ می باشد.

 

این کار با ریفلاکس مقدار اضافی مخلوط مساوی اسید استیک غلیظ و اسیدهای کلریدریک به مدت ۳۰ دقیقه و تولید کلرید تربیوم (III) و آب انجام می شود:

 

Tb۴O۷ (s) + 6HCl (aq) → ۲TbO۲ (s) + 2TbCl۳ (aq) + 3H۲O (l)

 

اکسید تربیم (III ، IV) با سایر اسیدهای غلیظ گرم واکنش داده و نمک های تربیوم (III) تولید می کند. به عنوان مثال، با اسید سولفوریک سولفات تربیوم (III) واکنش می دهد.

 

اکسید تربیم به آهستگی با اسید کلریدریک واکنش داده و محلول کلرید تربیوم (III) و کلر اولیه را تشکیل می دهد. در دمای محیط، انحلال کامل ممکن است به یک ماه زمان نیاز داشته باشد و در یک حمام آب گرم، این فرایند حدود یک هفته طول بکشد.

 

لایه های نازک اکسید تربیوم

 

لایه های نازک اکسید تربیوم

 

تشکیل لایه های نازک تربیم اکسید توسط رسوب بخار شیمیایی از دی ویوالوئیل متانات تربیوم (III)، عنوان مقاله ای می باشد که در سال ۲۰۱۴ منتشر شده است. در این مطالعه، فیلم های اکسید تربیوم از طریق تجزیه بخار Tb(dpm)۳ در حضور جریان آرگون و دمای منبع ۱۷۰ و ۱۹۰ درجه سانتیگراد و دمای بستر از ۴۷۰ تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد در لایه های Si (111) رشد کرده اند.

 

این لایه های نازک در دمای ۴۰۰، ۶۵۰ و ۸۰۰ درجه سانتی گراد در هوا بازپخت شده اند. نتایج مشخصه پراش اشعه X نشان می دهد که فیلم هایی که با رسوب بخار شیمیایی رشد می کنند از Tb۲O۳ مکعبی تشکیل شده اند.

 

فیلم های آنیل شده در هوا در دمای ۶۵۰ و ۸۰۰ درجه سانتیگراد با Tb۴O۷ ساختار یافته بوده اند و آنهایی که در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد آنیل شده اند با Tb۱۱O۲۰ به صورت غیر ساختاری بوده اند.

 

با توجه به داده های طیف سنجی فوتوالکترون اشعه X، لایه سطحی فیلم Nb۲O۳ به ضخامت ۹ نانومتر دارای استوکیومتری صحیح O: Tb = 1.48 می باشد، در حالی که فیلم آنیل شده در دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد دارای O: Tb = 1.85 است. داده های طیف سنجی رامان نشان داده است که غلظت گونه های حاوی کربن در سطح لایه های نازک ها اکسید تربیم با کاهش درجه حرارت بستر کاهش یافته است و می توان با بازپخت هوا در دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد، آن را صفر رساند.

 

 

جهت جستجوی محصولات شیمیایی اینجا جستجو کنید.

خرید مواد شیمیایی از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.