CN101434714B - 一种农膜专用纳米红光转光剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农膜专用纳米红光转光剂及其制备方法。该转光剂为一核壳结构纳米复合物，其结构可表示为R@AxB1-xL1L2，其中AxB1-xL1L2为壳层结构，R为核层结构。制备方法是取适量红光转光剂AxB1-xL1L2，溶于适当溶剂S1，得溶液A；取适量纳米粒子R，超声分散于适当溶剂S2，调节体系pH值为8.0-1 2.0弱碱性，得纳米分散体系B。搅拌状态下，将溶液A逐滴加到纳米分散体系B中，继续搅拌，逐渐得到白色混浊，静置30-90分钟，离心分离干燥得到产品。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料合成领域，提供了一种具有转光保温双重功能的核壳结构纳米红光转光剂及其生产方法。
背景技术
植物生长主要靠光合作用，植物对光能的需求，除了光强度和光周期之外，光质是很重要的因素，不仅影响农作物的光合效率，而且可以调控作物的营养成分的含量。太阳光中红光对植物的光合作用最为重要，蓝光其次；紫外光易于促进植株老化，诱发土壤中病虫害的发生，有害于植物生长，同时紫外光会是塑料薄膜老化，降低使用寿命；其它颜色的光主要转化为提高温度的热能。转光农膜可以把紫外光转换为红光或蓝光，促进植物的光合作用。特别是红光转光膜，近年来国内外对其进行了广泛的研究，在蔬菜、水果、棉花、水稻、大豆种植等方面已得到广泛应用，发现这些农作物都达到了增产增收的效果，并且产品品质在一定程度上得到了提高。
对于该领域的研究，国外以北京俄罗斯、日本研究最多；国内北京瑞得来公司、中科院长春物理研究所、上海师范大学、南京师范大学及本单位等很多高校和研究所自90年代以来在借鉴国外研究的基础上开展了红光转光剂的合成及其方法、转光母粒和转光农膜的生产方法及光谱表征手段、转光农膜种植实验等大量的研究。
现有红光转光剂不管是无机转光剂还是有机转光剂，都是以稀土离子作为发光基质，成本较高。减少使用量，提高其在树脂中的分散性，增强转光效率，是降低生产成本的有效方法。薄膜是转光剂的良好载体，在一般生产中，对生产工艺稍作调整，将转光剂与其它塑料助剂一起添加到树脂母料中，就可完成转光薄膜的生产，但转光剂的添加如果分散不好，会降低薄膜的透光率。另外，在普通农膜生产中，一般通过在树脂中添加无机粉末作为保温剂提高薄膜的保温性能，但是保温剂的添加也影响了薄膜的透光性，特别是如果保温剂的颗粒较大，会导致因分散不好大大降低薄膜的透光性。
纳米材料具有显著的表面效应、量子隧道效应及特殊的光学性能，纳米技术的快速发展，为这一问题的解决提供了一个有效方法，将转光剂纳米化处理受到了人们的关注，纳米粒子在树脂中具有良好的分散性，并且转光剂在纳米化处理后发光性能往往得到很大的提高。保温剂的纳米化将也会增加其分散性，提高透光率，更加起到保温的效果。将转光剂和保温剂的纳米化有机结合起来，将有助于新型高效红光转光膜的发展。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种农膜专用纳米红光转光剂及其制备方法。本发明通过将红光转光配合物负载到纳米保温剂上，制得核壳型纳米红光转光剂。这种核壳型纳米转光剂在薄膜中分散性好，同时也提高了保温剂与树脂的兼容性，提高了薄膜的透光率，制得的农膜具有转光和保温的双功能。
所述的转光剂为一核壳结构纳米复合物，其结构表示为：R@AxB1-xL1L2，其中AxB1-xL1L2为壳层结构，R为核层结构。所述的壳层结构AxB1-xL1L2为一配合物，其中A、B为稀土元素铕、钆、钇、铽、镧、钐等中的任意两种的组合；L1为噻吩甲酰三氟丙酮、噻吩乙酰三氟丙酮、邻二苯甲酸、间二苯甲酸、邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸中的任意一种；L2为邻菲啰啉及三苯基氧膦、8-羟基喹啉、三联吡啶、二联吡啶、邻氨基吡啶、间氨基吡啶中的任意一种；0＜x＜1；所述的核层结构R为Ca、Mg、Ba碱土金属元素的氧化物、氢氧化物及Al2O3、SiO2、Cu2O2农用薄膜用无机保温材料中的任意一种，其粒径大小为10nm-200nm。
本发明采用重沉淀法，制得核壳型复合纳米材料，其特征在于采用以下合成方法：(1)取适量红光转光剂AxB1-xL1L2，溶于适当溶剂S1，得溶液A；取适量纳米粒子R，超声分散于适当溶剂S2，调节体系pH值为8.0-12.0弱碱性，得纳米分散体系B。搅拌状态下，将溶液A逐滴加到纳米分散体系B中，继续搅拌，逐渐得到白色混浊，静置30-90分钟，离心分离得白色固体粉末。所用溶剂S1包括二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮中的任意一种或一种以上任意比例的混合物；所用的溶剂S2包括水、乙醇、正丙醇、石油醚中的任意一种或一种以上任意比例的混合物。
上述方法制得的核壳结构纳米红光转光剂，按照一定的比例添加到生产农膜常用的树脂中，即可得到新型纳米红光转光膜。该新型转光剂生产的转光膜，具有转光和保温的双重功能，且透光性大大增强。转光剂包覆在纳米保温剂表面后，提高了其在树脂中分散性，减少了添加量，降低了成本，收到更好的转光效果。
具体实施方式
为更清楚说明本发明，列举以下实施例，但对本发明实施范围无影响。
实施例1
取红光转光剂Eu0.7Tb0.3(TTA)3Phen0.6g，0.6mmol溶于50ml二甲亚砜，得溶液A；取0.1g纳米SiO2(20nm-30nm)，超声分散于50ml乙醇，调节体系pH值为8.0-12.0的弱碱性，得纳米分散体系B。(2)搅拌状态下，将溶液A逐滴加到纳米分散体系B中，继续搅拌，逐渐得到白色混浊，静置30-90分钟，离心分离得白色固体粉末，即得核壳型红光纳米转光剂SiO2@Eu0.7Tb0.3(TTA)3Phen。
实施例2
取红光转光剂Eu0.5Y0.5(TTA)3Phen 0.6g，0.6mmol溶于50ml丙酮得溶液A；取0.38纳米MgO(20nm-30nm)，超声分散于50ml正丙醇，调节体系pH值为8.0-12.0的弱碱性，得纳米分散体系B。(2)搅拌状态下，将溶液A逐滴加到纳米分散体系B中，继续搅拌，逐渐得到白色混浊，静置30-90分钟，离心分离得白色固体粉末，即为核壳型红光纳米转光剂MgO@Eu0.5Y0.5(TTA)3Phen。
实施例3
取红光转光剂Eu0.5Dy0.5(TTA)3Phen 0.6g，0.6mmol溶于50ml N，N-二甲基甲酰胺，得溶液A，进行除氧处理；取0.6g纳米Cu2O2(20nm-30nm)，氮气氛围下超声分散于50ml正丙醇，调节体系pH值为8.0-12.0的弱碱性，得纳米分散体系B。(2)搅拌状态下，氮气保护，将溶液A逐滴加到纳米分散体系B中，继续搅拌，逐渐得到白色混浊，静置30-90分钟，离心分离得白色固体粉末，即为核壳型红光纳米转光剂Cu2O2@Eu0.5Dy0.5(TTA)3Phen。
实施例4
同实施例1，但有如下改变：所用核层纳米材料为Mg(OH)2。
本发明制得的纳米颗粒壳层厚度，可通过纳米粒子与配合物的物质的量比和沉积时间来来控制，通过上述实施例制得的核壳型纳米转光剂壳层部分厚度为2nm-20nm。
Claims (1)
1.一种农膜专用纳米红光转光剂，其特征在于所述的转光剂为一核壳型结构纳米复合物，其结构表示为R@AxB1-xL1L2，其特征在于AxB1-xL1L2为壳层结构，R为核层结构，其中A、B为稀土元素铕、钆、钇、铽、镧、钐中的任意两种的组合；L1为噻吩甲酰三氟丙酮、噻吩乙酰三氟丙酮、邻二苯甲酸、间二苯甲酸、邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸中的任意一种；L2为邻菲啰啉及三苯基氧膦、8-羟基喹啉、三联吡啶、二联吡啶、邻氨基吡啶、间氨基吡啶中的任意一种；0＜x＜1；所述的核层结构R为Ca、Mg、Ba碱土金属元素的氧化物、氢氧化物及Al2O3、SiO2、Cu2O2农用薄膜用无机保温材料中的任意一种，其粒径大小为10nm-200nm。
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