稀土轉光劑的制備及其在農膜中的應用研究.pdf

1、稀土轉光劑是一種具有顯著光轉換效應的稀土功能材料，廣泛應用于制備發(fā)光材料及轉光農膜等，已成為該領域的研究熱點之一。目前，稀土轉光劑的研究主要集中在稀土有機配合物，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，也不能轉換植物光合作用所需的藍光，且制備成本高。開發(fā)與植物吸收光譜相對吻合、成本較低的轉光劑十分必要。 本文在全面論述了稀土轉光劑及轉光農膜的基礎上，針對植物光合作用吸收光譜特性，結合課題組前期含銪三

2、元有機配合物的研究，開展含釤三元有機配合物、稀土藍光無機化合物等轉光劑的研究，并制備出具有光轉換效應的轉光農膜。課題的研究有助于尋找與植物光合作用更為有效的轉光劑及其轉光膜，對發(fā)展現代農業(yè)技術具有十分重要的意義。主要研究內容及結果如下：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)為有機配體，合成了一系列新的三元有機配合物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、紅外光譜及熱效應等性能，并探討了配合物性能隨Y3+摻入量的變化規(guī)律。結果表明，熒光惰性離子Y3+的適量摻入不會改變中心離子Sm3+與有機配體之間的配位能力，還能增強Sm3+的紅光發(fā)光強度；Y3+摻入量為90mol％時，配合物的紅光發(fā)光強度達到最佳；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+系列稀土無機轉光劑。通過熒光性能測試，結果表明，Y2O3：xEu2+系列稀土無機轉光劑具有紫外轉紅及綠光轉紅功能，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+的摩爾比會影響稀土無機化合物的發(fā)光強度，當Eu：Y摩爾比為0.15：0.85時，其熒光強度最佳。在CaS系列無機轉光劑中，Eu2+的摻入使轉光劑具有綠光轉紅光的功能，Cu+的摻入使轉光劑具有紫外

5、轉紅及紫外轉藍的功能，同時摻入Eu2+和Cu+時，則轉光劑可同時具備以上功能，且其激發(fā)與發(fā)射峰皆呈現寬峰形狀，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。 將稀土有機配合物和稀土無機化物通過轉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光農膜，進行熒光分析及其它性能測試，并與空白膜進行了比較。結果表明，在紫外可見透射譜

6、中，各種轉光農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，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SmxY1-x(Sal)3(phen)系列薄膜均沒有出現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紅效應，但沒有綠光轉紅效應，而CaS系列薄膜也沒有紫外轉紅、紫