[发明专利]一种农膜用红橙光、蓝紫光转光剂的制备及其应用

说明书

本发明涉及一种农膜用红橙光、蓝紫光转光剂的制备及其应用，主要以类石墨烯碳化氮为模板，通过共价键和非共价键双重作用合成的类石墨烯碳化氮负载稀土三元有机配合物复合转光材料发出可调的多色荧光，各荧光色之间具有能量转移效应，稀土三元有机配合物中的两种配体能够和中心稀土离子铽相结合，共同促进有机配体和中心稀土离子铽之间的能量传递效率，提高对光能的吸收。本发明农膜用红橙光、蓝紫光转光剂与农膜有机相相容性好，分散性佳，结合力强，可转紫外光范围广，转光效能高，转光效果与光合作用吻合度高，能够有效促进农膜棚内作物生长所需的光合作用。

本发明属于农业材料领域，具体地为一种农膜用红橙光、蓝紫光转光剂的制备及其应用，尤其涉及一种，以羧基化类石墨烯碳化氮为模板，将稀土三元有机配合物负载在其表面，合成一种有机无机复合型发光材料的方法。

背景技术

随着煤炭，石油和天然气的大量开采和广泛使用，非再生能源面临着枯竭的危险。而太阳能却是取之不尽，用之不竭的能源。在现代农业中，如何高效的利用太阳能成为当前农业科技的研究重点。在传统的聚乙烯农膜中加入一定的转光剂得到的多功能转光膜是一种具有长寿、无毒，并能把日光中的部分紫外线、紫光、绿光转换成蓝光、红光功能的新型塑料薄膜，大大的提高了光温效应和光能的利用率，提高作物品质和产量。

传统的转光剂主要分为有机染料类、无机盐类和稀土配合物类转光剂，在使用过程中存在发光效率低，易团聚，不易成膜，价格高等缺点。因此，开发更加高效、稳定、造价低廉的转光剂来实现对光能的高效转化至关重要。单一无机型和单一有机型向无机有机复合型发展，单一红光剂和单一蓝光剂向红蓝光复合剂发展，红蓝光复合剂向光生态剂发展已成为开发高效转光材料的重要途径。

类石墨烯碳化氮无毒，量子效率高，在水溶液中具有良好的稳定性，其带隙宽度约为2.7 eV，最大吸收波长460 nm附近。与其它碳基纳米材料（石墨烯、碳纳米管、富勒烯、金刚石）相比，类石墨烯碳化氮由于具有制备简单、价格低廉、机械性能强、耐酸碱腐蚀以及生物相容性、吸附选择性和光学性能好等优点。

稀土元素具有独特的未充满的4f电子结构，f轨道电子被外层电子屏蔽，受外层的影响不大，因此，稀土荧光材料具有吸收能力强、荧光强度高、单色性好以及荧光寿命长等优点。但由于稀土离子在紫外和可见光区吸收系数小，稀土配合物难以加工，荧光颜色较为单一，易荧光猝灭，造价昂贵等缺点限制了其广泛的应用。因此本发明研究了将稀土三元有机配合物、类石墨烯碳化氮进行复配结合制成优良性能的转光剂。羧基化类石墨烯碳负载稀土三元有机配合物纳米转光材料既可以发出羧基化类石墨烯碳固有的蓝色荧光，又可以发出稀土配合物特有的红色等荧光，且两者之间的能量共振转移大幅度的提高了稀土铽的转光效率和质量。这种无机有机复合型、红蓝光复合型的高效转光剂的优越荧光在转光农膜应用上具有较好的前景。

发明内容

首先以尿素为原料，经高温热缩合作用制备出类石墨烯碳化氮，然后对其表面进行羧基化处理，使其表面带有大量的羧基。然后，类石墨烯碳化氮充当模板，以碳化氮表面的羧基及配体2,2’-联苯醚二甲酸和邻菲罗啉与稀土离子铽进行配位，生成稳定的稀土三元有机配合物为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

S1、将0.5-1 mmol的硝酸铽溶解于20 ml无水乙醇中得到硝酸铽乙醇溶液；

S2、将3-5 mmol尿素放入高温管式炉中以3-10℃/min的升温速率升到400-600℃，在此温度下恒温4-5 h，经高温热缩合作用制得类石墨烯碳化氮，冷却后研磨备用；

S3、将10-15 ml，100 mg/ml的步骤S2所制得的类石墨烯碳化氮的水溶液放入圆底烧瓶中，搅拌下加入80-110 mg聚丙烯酸搅拌反应10 min后转移到数显加热搅拌器中于80-95℃下持续搅拌反应10-30 min，冷却到室温后用去离子水反复离心洗涤，于45℃下干燥12h后得到羧基化的类石墨烯碳化氮粉末；