稀土轉(zhuǎn)光劑的制備及其在農(nóng)膜中的應(yīng)用研究.pdf

1、稀土轉(zhuǎn)光劑是一種具有顯著光轉(zhuǎn)換效應(yīng)的稀土功能材料，廣泛應(yīng)用于制備發(fā)光材料及轉(zhuǎn)光農(nóng)膜等，已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前，稀土轉(zhuǎn)光劑的研究主要集中在稀土有機(jī)配合物，特別是含銪(Eu3+)三元配合物，但其發(fā)射光譜與植物吸收光譜吻合不好，也不能轉(zhuǎn)換植物光合作用所需的藍(lán)光，且制備成本高。開發(fā)與植物吸收光譜相對吻合、成本較低的轉(zhuǎn)光劑十分必要。 本文在全面論述了稀土轉(zhuǎn)光劑及轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的基礎(chǔ)上，針對植物光合作用吸收光譜特性，結(jié)合課題組前期含銪三

2、元有機(jī)配合物的研究，開展含釤三元有機(jī)配合物、稀土藍(lán)光無機(jī)化合物等轉(zhuǎn)光劑的研究，并制備出具有光轉(zhuǎn)換效應(yīng)的轉(zhuǎn)光農(nóng)膜。課題的研究有助于尋找與植物光合作用更為有效的轉(zhuǎn)光劑及其轉(zhuǎn)光膜，對發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)具有十分重要的意義。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：以釤(Sm3+)為中心發(fā)光離子，釔(Y3+)為摻雜離子，以水楊酸(Hsal)、鄰菲咯啉(Phen)為有機(jī)配體，合成了一系列新的三元有機(jī)配合物SmxY1-x(Sal)3(phen)。研究了該系列配合物的熒光

3、性能、紫外/可見光譜、紅外光譜及熱效應(yīng)等性能，并探討了配合物性能隨Y3+摻入量的變化規(guī)律。結(jié)果表明，熒光惰性離子Y3+的適量摻入不會(huì)改變中心離子Sm3+與有機(jī)配體之間的配位能力，還能增強(qiáng)Sm3+的紅光發(fā)光強(qiáng)度；Y3+摻入量為90mol％時(shí)，配合物的紅光發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最佳；該系列配合物的主要熒光發(fā)射峰位645nm與植物光合作用吸收譜較為吻合。 以銪(Eu2+)為中心發(fā)光離子，摻雜釔(Y3+)或銅(Cu+)，分別制備出的Y2O3：xE

4、u2+及CaS：xEu2+，yCu+系列稀土無機(jī)轉(zhuǎn)光劑。通過熒光性能測試，結(jié)果表明，Y2O3：xEu2+系列稀土無機(jī)轉(zhuǎn)光劑具有紫外轉(zhuǎn)紅及綠光轉(zhuǎn)紅功能，發(fā)射的紅光峰位在611nm左右，為Eu2+離子5D0→7F7/2的電子躍遷以致；Eu2+和Y3+的摩爾比會(huì)影響稀土無機(jī)化合物的發(fā)光強(qiáng)度，當(dāng)Eu：Y摩爾比為0.15：0.85時(shí)，其熒光強(qiáng)度最佳。在CaS系列無機(jī)轉(zhuǎn)光劑中，Eu2+的摻入使轉(zhuǎn)光劑具有綠光轉(zhuǎn)紅光的功能，Cu+的摻入使轉(zhuǎn)光劑具有紫外

5、轉(zhuǎn)紅及紫外轉(zhuǎn)藍(lán)的功能，同時(shí)摻入Eu2+和Cu+時(shí)，則轉(zhuǎn)光劑可同時(shí)具備以上功能，且其激發(fā)與發(fā)射峰皆呈現(xiàn)寬峰形狀，有利于日光光能的利用及葉綠素的吸收；與Y2O3：xEu2+系列相比，CaS系列轉(zhuǎn)光劑的發(fā)射紅光峰位650nm更接近葉綠素光合作用的吸收峰位。 將稀土有機(jī)配合物和稀土無機(jī)化物通過轉(zhuǎn)光母粒的形式引入到低密度聚乙烯(LDPE)塑料薄膜中制備成轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，進(jìn)行熒光分析及其它性能測試，并與空白膜進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，在紫外可見透射譜

6、中，各種轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的紫外可見光的透過率均比空白對照膜要低，可見光波段的透過率約為空白膜的90％，紫外波段均有吸收峰出現(xiàn)，其中Y2O3：xEu2+(Eu：Y=0.15：0.85mol比)的作用最為明顯。在熒光光譜中，三個(gè)SmxY1-x(Sal)3(phen)系列薄膜均沒有出現(xiàn)明顯紫外吸收及紅光發(fā)射峰，Y2O3：xEu2+(Eu：Y=0.15：0.85mol比)薄膜具有顯著了紫外轉(zhuǎn)紅效應(yīng)，但沒有綠光轉(zhuǎn)紅效應(yīng)，而CaS系列薄膜也沒有紫外轉(zhuǎn)紅、紫