上转换转光剂及其制备方法和上转换转光膜及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710494087.6 | 申请日 | 2017-06-26 | 公开(公告)号 | CN107488453A | 公开(公告)日 | 2017-12-19 |
| 申请人 | 浙江转喆科技有限公司; | 发明人 | 楼坚; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于转光剂和转光膜领域。上转换转光剂，化学组成为：La2O2F2:Er3+,Yb3+。本发明的有益效果是：(1)本发明提供的上转换转光剂化学 稳定性 好，上转换 发光效率 高，可用于生产农用红色转光膜。 | ||||||
| 权利要求 | 1.上转换转光剂，其特征在于化学组成为：La2O2F2:Er3+,Yb3+。 |
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| 说明书全文 | 上转换转光剂及其制备方法和上转换转光膜及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于转光剂和转光膜领域。 背景技术[0002] 众所周知，我国是一个人口大国，而农业生产是我国经济发展的基础，如何提高农作物的生产效率与改善全国人民的生活水平息息相关。相比于肥料、耕作等外部条件，如何充分利用太阳光进行光合作用也是影响作物生长的一个关键因素，并且更为廉价和方便，而农用薄膜正是高效利用太阳光一个典型。但是与发达国家相比，我国农用薄膜无论是品种还是质量都处于落后状态，应用较多的还是提高地温的普通薄膜，而长寿命膜、无滴膜、保温膜、转光膜、漫散射膜、反光膜等适合各种要求的功能性农用膜应用较少。 [0003] 实际上，太阳光垂直入射到地面的波长范围为280～3000nm，但并非所有波长的光都能被植物利用，某些高能量的光不仅不能促进植物生长，反而具有破坏作用。从叶绿素a和b的吸收光谱来看，主要有两个峰区：(1)蓝紫区400～480nm，其中425nm为叶绿素a吸收峰，440～460nm为叶绿素b、叶黄素及α-胡萝卜素吸收峰；(2)红橙区600～680nm，其中643nm为叶绿素b吸收峰，660nm为叶绿素a的吸收峰。因此，400～480nm的蓝紫区及600～680nm的红橙光更有利于植物的光合作用，转光膜能在保留普通农膜基本性能的基础上，按照植物生长需要将太阳光中对植物光合作用有害或无用的紫外光、绿光转化为光合作用所需的红光或蓝光，大量的农田试验表明：农用转光膜能够有效地改善塑棚温室透过的光质，提高光能综合利用率，使其有利于作物的生长，促进作物的早熟和增产。 [0004] 目前文献报道的农用转光膜均为下转换类型的转光膜，即将频率较高的短波长光(紫光、近紫外光或蓝绿光)转换为频率较低的长波长光(蓝光或红光)，极少有报道上转换发光的农用转光膜。在太阳光谱中，800nm以上的近红外光含量非常丰富，但是却被植物的茎叶大量反射而损失掉，造成了太阳光能的浪费。 发明内容[0005] 为了克服上述现有技术中转光剂存在的不足，本发明的一个目的是提供一种化学稳定性好、上转换发光效率高的上转换转光剂及其制备方法；发明的另一个目的是提供一种使用上述上转换转光剂的上转换转光膜及其制备方法。 [0006] 为解决上述现有技术的不足，本发明所采用的技术方案如下：上转换转光剂，化学组成为：La2O2F2:Er3+,Yb3+。 [0007] 上转换转光剂的制备方法，包括以下步骤：(1)分别称取La(NO3)3·6H2O、ErF3、YbF3和NaF原料，并分别加入去离子水，然后搅拌至完全溶解，配置的溶液浓度为0.5～3mol/L；(2)取ErF3和YbF3水溶液，将其加到La(NO3)3水溶液中，搅拌使其混合均匀；(3)在步骤(2)所获得的溶液中再加入NaF水溶液，搅拌均匀后将其转移至高压反应釜中，(4)将高压反应釜放入干燥箱内进行反应；(5)待反应釜冷却至室温后取出反应产物，洗涤后再放入干燥箱内干燥，获得前驱体粉末；(6)将干燥后的前驱体粉末在700～900℃温度下烧结，冷却至室温后取出研磨粉碎，即可得到上转换转光剂。 [0011] 上转换转光膜的制备方法，包括以下步骤：(1)上转换转光剂表面包覆，在甲苯中加入硬脂酸甘油酯，加热使硬脂酸甘油酯完全溶解；然后加入上转换转光剂，用超声波分散使转光剂颗粒分散均匀；再将上述混合溶液放入振荡器中进行振荡；经过抽滤和洗涤，在真空干燥箱中干燥，获得表面经过有机包覆改性的转光剂粉末；(2)转光膜制备，称取薄膜基体、转光剂和强化剂，在混料机中搅拌混合均匀，在150～200℃的条件下，利用吹膜机挤出吹制成薄膜。 [0012] 作为优选，在甲苯中加入硬脂酸甘油酯，加热到60～80℃；经过抽滤，并用无水乙醇洗涤，在40～60℃的真空干燥箱中干燥；按重量百分比称取薄膜基体99.0～97.8％，转光剂0.1～3％，磷酸三甲酚为1～3％，三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯为1～3％，将其在混料机中搅拌混合均匀；膜层厚度为0.1～0.2mm。 [0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明提供的上转换转光剂化学稳定性好，上转换发光效率高，可用于生产农用红色转光膜；(2)本发明提供的上转换转光膜可以将800～1600nm的近红外光转换630～670nm的红光，其发射峰位于660nm左右，有利于叶绿素a和叶绿素b的吸收，上转换转光膜充分利用太阳光谱中被大量浪费掉的近红外光谱部分，利用近红外光进行转换发光有利于促进植物的生长；(3)通过转光剂的表面包覆作用，可以有效解决转光剂与薄膜基体不易相容的问题；(4)制备方法可以使得所用的稀土无机盐转光剂均匀地分散在有机薄膜载体中，避免转光剂在有机薄膜中出现团聚和分布不均匀的现象。附图说明 [0014] 图1为本发明实施例上转换转光剂的发射光谱。 [0015] 图2为本发明实施例上转换转光剂的吸收光谱。 具体实施方式[0017] 实施例 [0018] 上转换转光剂，化学组成为：La2O2F2:Er3+,Yb3+。 [0019] 上转换转光剂、的制备方法包括以下步骤：(1)分别在四个烧杯中称取一定质量的La(NO3)3·6H2O(分析纯)、ErF3(分析纯)、YbF3(分析纯)和NaF(分析纯)原料，并分别加入一定量的去离子水，然后用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，配置的溶液浓度为0.5～3mol/L；(2)用滴管吸取数毫升的ErF3和YbF3水溶液，并将其缓慢滴加到La(NO3)3水溶液中，搅拌数10～30min分钟使其混合均匀；(3)在步骤(2)所获得的溶液中再加入一定量的NaF水溶液，搅拌均匀后将其转移至高压反应釜中，釜内溶液总体积达到反应釜容积的70～80％；(4)将高压反应釜放入电热鼓风干燥箱内进行加入反应，使其中的反应物在200℃下反应10～16h；(5)待反应釜冷却至室温后取出反应产物，用去离子水和无水乙醇交替离心洗涤2～3次，再放入电热鼓风干燥箱内在80℃下干燥12h，获得前驱体粉末；(6)将干燥后的前驱体粉末在700～900℃温度下烧结2h左右，自然冷却至室温后取出研磨粉碎，即可得到上转换转光剂。 [0020] 上转换转光膜，包括薄膜基体、强化剂和上述上转换转光剂。 [0021] 上转换转光膜，包括以下步骤：(1)转光剂表面包覆，首先，在甲苯中加入硬脂酸甘油酯，加热到60～80℃，使硬脂酸甘油酯完全溶解；然后加入上转换转光剂，用超声波分散1小时，使转光剂颗粒分散均匀；再将上述混合溶液放入振荡器中，常温下振荡5小时；最后经过抽滤，并用无水乙醇洗涤3次，在40～60℃的真空干燥箱中干燥2小时，获得表面经过有机包覆改性的上转换转光剂粉末；(2)上转换转光膜制备，按重量百分比称取薄膜基体99.0～97.8％，上转换转光剂0.1～3％，磷酸三甲酚为1～3％，三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯为 1～3％，将其在混料机中搅拌混合均匀，在150～200℃的条件下，利用吹膜机挤出吹制成薄膜，膜层厚度为0.1～0.2mm。 [0022] 薄膜基体成分为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯树脂、聚氯乙烯中的一种或几种。强化剂为磷酸三甲酚和三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。 [0023] 不使用膜种植的生菜A、使用市售膜种植的生菜B和使用本实施例制备的上转换转光膜种植的生菜C进行生菜生长指标试验。生菜生长指标动态测定说明：随机选取20株样本参数接近的生菜，重复3次，测量生菜株高、株幅、叶长、叶宽。取样后先称量地上和地下部的鲜重，然后在60℃烘箱中烘至恒重后测其干重；叶绿素和类胡萝卜素含量测定采用分光光度法；粗蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法；Vc含量测定采用分光光度法；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法；硝酸盐含量测定采用紫外分光光度法。试验是单因素实验设计方案，意味除了膜的不同或者有无膜，别的条件基本一致，所以这些指标如果有显著差异，都是由膜的不同所造成的，天数是播种后40天，试验数据下表1。 [0024] 表1： [0025] 生菜A 生菜B 生菜C 光合速率[μmol/(m2*s)] 7.66±0.23 8.77±0.17 9.36±0.12 蒸腾速率[mol/(m2*s)] 3.96±0.21 4.17±0.1 4.35±0.19 维生素(mg/kg) 238.33±4.41 279.67±3.18 313.13±12.02 硝酸盐(g/kg) 535.67±28.75 442.33±10.84 439.33±13.12 总糖(mg/g) 22.33±0.88 25.67±0.88 28.62±1.5 地上部分鲜重(g) 105.67±4.1 112±2.52 118.1±3.25 根鲜重(g) 7.65±0.13 8.3±0.12 8.9±0.28 地上部分干重(g) 4.33±0.03 4.76±0.04 4.93±0.16 根干重(g) 0.589±0.0072 0.556±0.0084 0.506±0.0088 叶宽(mm) 152±2.89 163.67±2.85 168±2.45 叶长(mm) 177±3.61 177.67±2.33 181±3.88 株高(mm) 15.8±2.89 16.87±3.38 17.2±4.137 株幅 172.33±3.18 174.33±3.18 183.67±1.58 [0026] 上述不使用膜种植的黄瓜A、使用市售膜种植的黄瓜B和使用实施例制备的上转换转光膜种植的黄瓜C进行黄瓜生长指标试验，育苗后65天，试验数据下表2。 [0027] 表2： [0028] [0029] |
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