[发明专利]稀土有机配合物转光剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种转光剂及其制备方法，尤其涉及一种属于利于植物光合作用的稀土有机配合物转光剂及其制备方法，提供了一种有望用于农业上的仿生态特征的转光体系。

背景技术：

根据研究，植物主要是依靠叶绿素来进行光合作用的。研究表明，蓝紫光和红橙光与叶绿素a和b分子结构的吸收光谱相匹配，有利于植物的光合作用。而紫外光不仅对光合作用无益，还容易引起高分子材料和作物枝干的老化，促进土壤中各种病菌的繁殖生长。因此，将改变太阳光光谱成分(将有害的紫外光和无效的黄绿光转换成植物所需的蓝紫光和红橙光)的荧光材料作为转光剂加入薄膜中，改善光合作用光质，提高光能利用率，促进作物优质增产已成为目前研究的热点。

稀土有机转光剂是目前国内外研究较多的一类，但是现行研究的稀土有机转光剂基本都是以铕(III)作为发光中心离子(CN1243146、CN1974715A、CN1186835、CN1434097)，一方面氧化铕在稀土氧化物中价格不菲；另一方面，铕(III)的特征荧光最强位于613nm左右(对应于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂的跃迁)。而叶绿素a和b对红光的最大吸收分别位于660nm和643nm。显然，铕(III)有机转光剂的发射光谱和叶绿素的吸收光谱存在一定的偏差。虽然转光效率高，但利用率却不理想。

发明内容：

本发明的目的是为了改进现有转光剂发射光谱和叶绿素的吸收光谱存在一定的偏差、利用率低、价格不菲等不足而提供的一种利于植物光合作用的稀土有机配合物转光剂及其制备方法。

本发明的技术方案为：本发明通过选择稀土离子中价格相对低廉、特征荧光发射最大值和叶绿素最大吸收峰位相接近的钐(III)作为发光中心离子；选择对紫外光(200-400nm)吸收强，最低激发三重态能级与稀土离子能级相匹配的α-噻吩甲酰三氟丙酮作为第一配体，大量掺杂La³⁺，Gd³⁺或Y³⁺作为异核中心离子，以邻菲罗啉、2，2’-联吡啶，三正辛基氧化膦或三苯基氧化膦等为协同配体，合成有利于能量传递的具有共轭π键和较好刚性平面的三元固体配合物。本发明的转光剂采用统称的化学合成方法制得，具有光谱匹配性好，荧光强度高，生产成本低，紫外转红光的特性。

本发明的具体技术方案为：一种稀土有机配合物转光剂，其化学组成通式为Sm_xM_1-x(TTA)_mL_n，其中M至少为La，Gd或Y中的一种，0<x<1；TTA为α-噻吩甲酰三氟丙酮，m＝2-3；L至少为邻菲罗啉(phen)、2，2’-联吡啶(Dipy)、三正辛基氧膦(TOPO)或三苯基氧化膦(TPPO)中的一种，n＝1-3。

其中所述的转光剂外观呈白色或淡黄色，激发光谱在250nm-400nm的紫外光区呈宽带分布，最佳激发波长位于360nm-380nm，发射光谱位于620nm-660nm红光区，最强发射波长为647nm。

本发明还提供了上述转光剂的制备方法，本发明采用通常的化学合成方法。采用工艺过程为：溶解-搅拌反应-沉淀-过滤-洗涤-烘干-研磨-成品。按摩尔比为0.1-0.9:0.1-0.9的比例称取氧化钐Sm₂O₃和金属M的氧化物，溶于酸中，加热反应得到结晶盐，将其溶于无水乙醇中，配成溶液I；将α-噻吩甲酰三氟丙酮和协同配体L分别溶于无水乙醇中，配制成溶液II和III；将溶液I、II和III按结晶盐、TTA和L摩尔比为1:2-3:1-3的比例混合反应，经碱调节pH值，得到沉淀产物；将产物过滤、洗涤、烘干、研磨，制得转光剂产品。

优选反应在水浴40℃-80℃搅拌条件下进行，反应时间为5-10小时，反应完成后沉淀1-2小时，产物过滤、用无水乙醇和蒸馏水洗涤后在40℃-60℃烘箱内干燥。

所述的酸为盐酸、硝酸或磷酸。所述的调节pH值的碱采用氢氧化钠、氨水或氢氧化钾，pH值为5-7。

上述的溶液I、II或III的浓度分别优选为0.1-2mol/L。

本发明提供的稀土有机配合物转光剂，外观呈白色或淡黄色，能够有效的吸收250nm-400nm的紫外光，将其转化为有利于植物光合作用的红光。

有益效果：