[发明专利]上转换转光剂及其制备方法和上转换农用转光膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于转光剂和转光膜领域，特别是涉及上转换转光剂和上转换转农用转光膜及其制备方法。

背景技术

光和温度是植物生长发育的重要生态因子，对植物的形态建成与生长具有重大影响，尤其是光质组成与比例对植物的生长、色素组成、光合作用和物质代谢起调控作用。许多研究表明，植物生长和叶片色素的发育受光调控，红光有利于同化碳水化合物，蓝光有利于同化蛋白质类物质。不同植物对光谱成分变化的生理响应亦不同，双子叶植物比单子叶植物对光谱成分变化更敏感。科学研究表明，叶绿素的吸收光谱为400nm～480nm的蓝紫光区和600nm～680nm的红橙光区，也就是说，对光合作用有意义的是蓝紫光和红橙光，其它光的作用并不明显，甚至有害。然而，地球表面所接收到的太阳光中，波长为300nm～750nm的光大约仅占整个太阳光谱的一半，也就是说太阳光谱中还存在大量对植物生长有害的光，并且有益于植物生长的蓝紫光和红橙光强度不足，影响植物光合作用的效率。

转光膜在植物栽培中已有应用，不同光质膜可作为物理手段来调控植物生长。依据植物光合作用和太阳光谱特征，已研制设计出转紫外光→蓝光膜、绿光→红光膜、红蓝复合双峰增益膜、转紫外光→红光的稀土配合物型转光膜等。该类转光膜主要以单基转光剂为转光材料，其吸收光谱主要位于紫光和近紫外光区域，具有调控光质和光强，将日光中对光合作用无效或低效的紫光和近紫外光转变为对光合作用高效的蓝光和红光，增加土温的作用。但是，值得注意的是紫外光在日光成分中仅占1～3％，很多样品测试时，在紫外灯下有较明显的转光效果，但实际扣棚效果却不明显，其中一个最主要的原因就是可被转换的紫光和近紫外光源太少。而太阳光谱成分中大量的720nm以上的近红外光亦被植物茎叶反射掉，造成了大量的浪费。

发明内容

为了克服上述现有技术中转光剂只能进行下转换发光，即将紫光转换成红蓝光，或者将蓝绿光转换成红光的问题，本发明的一个发明目的是提供一种成本低、发光效率高的上转换转光剂及其制备方法；本发明的另一个目的是提供一种使用了成本低、发光效率高的上转换转光剂，提高植物生长速度的上转换农用转光膜及其制备方法。

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，化学组成通式为：NaY₂F₇:Er,Re，其中Re代表Pr、Sm、Dy、Ho、Tm、Yb稀土元素中的一种或几种。

上转换转光剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将NaOH粉末溶解在去离子水中；(2)分别量取NaOH溶液、乙醇和油酸，并相互混合均匀；(3)向步骤(2)所述的溶液中滴入稀土氯化物溶液和NH₄F溶液；(4)将步骤(3)所得溶液转移至聚四氟乙烯的高压反应釜中，在高温下加热；(5)等高压反应釜自然冷却至室温后，通过离心机收集反应后获得的沉淀颗粒，用水和乙醇洗涤，并在烘箱中干燥，即可获得上转换转光剂NaY₂F₇:Er,Re纳米颗粒。

作为优选，包括以下步骤：(1)将NaOH粉末溶解在去离子水中，控制溶液浓度为0.2g/ml；(2)分别量取NaOH溶液、乙醇和油酸，并相互混合均匀；(3)向步骤(2)所述的溶液中滴入稀土氯化物溶液和NH₄F溶液；(4)将步骤(3)所得溶液转移至聚四氟乙烯的高压反应釜中，在200℃条件下加热2小时；(5)等高压反应釜自然冷却至室温后，通过离心机收集反应后获得的沉淀颗粒，用水和乙醇洗涤三次，并在80℃的烘箱中干燥10小时，即可获得上转换转光剂NaY₂F₇:Er,Re纳米颗粒。

上转换农用转光膜，包括薄膜树脂、改性助剂和上述上转换转光剂；按重量百分比计，上转换转光剂为0.1～2.0％，改性助剂为0.1％～5.0％，其余为薄膜树脂。

作为优选，薄膜树脂的成分为聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯、聚酰胺中的一种或几种。

作为优选，改性助剂为光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂中的一种或几种。

作为优选，光稳定剂为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑或丁二酸，抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚或2,4,6三叔丁基苯酚水杨酸苯酯、润滑剂聚乙烯蜡或硬脂酸锌中的一种或几种。