CN1648172A

CN1648172A - 稀土包膜转光材料制备工艺

Info

Publication number: CN1648172A
Application number: CN 200410061500
Authority: CN
Inventors: 余志伟; 漆小鹏
Original assignee: East China Institute of Technology
Current assignee: East China Institute of Technology
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2005-08-03

Abstract

本发明公开了一种稀土包膜转光材料制备工艺，以无机微粒为基核，以稀土凝胶即纳米稀土粒子为包膜层，采用化学沉积的方法在无机微粒表面包覆一层纳米厚度的稀土转光材料。无机微粒选用具有红外阻隔功能的含硅的硅酸盐矿物材料，稀土发光材料选择在太阳光激发下能够发射红橙光和/或蓝紫光稀土氧化物。基核材料选择石英、高岭土、滑石、叶蜡石、蒙脱石、硅藻土之一。本发明探索出一种新颖的制备稀土转光材料的方法，将较昂贵的稀土转光剂包覆在廉价的无机微粒表面，不仅减少了稀土转光剂的用量，并可大幅度降低生产成本，另外由于采用无机微粒具有红外阻隔性能，可减少棚内温度的散失。本发明的稀土包膜转光材料具有转光和保温双重功能。

Description

稀土包膜转光材料制备工艺

技术领域

本发明涉及一种转光材料制备工艺，尤其涉及一种稀土包膜转光材料制备工艺。

背景技术

稀土包膜转光材料主要是用于制备转光农用薄膜。农用薄膜广泛用于蔬菜、瓜果、棉花、花生、水稻育秧等农作物的大棚覆盖、地膜覆盖，具有透光保温保湿、防寒抗灾，促进农作物生长，使农作物的播种期和收获期提前，达到提高品质和增加产量的目的，同时可确保一年四季都有新鲜的蔬菜、瓜果等农作物上市。不仅改善城乡人民的生活，还能发挥更好的经济效益。目前农作物的光能利用效率很低，主要农作物的光能利用效率仅为1～1.5％，提高农作物光能利用效率，对农业增产具有重要意义。光生态学研究表明，植物的光合作用主要靠叶绿素来完成，叶绿素吸收光谱存在两个吸收峰区：一是蓝紫光(400-480nm)；另一个是红橙光(600-680nm)。而紫外光(290-380nm)和绿黄光(510-580nm)则是不利于植物生长的光波。

早在六十年代，日本就开始着手研究农用薄膜转光材料。一九七六年就曾在“关于温室农业中光利用技术的综合研究”报告中报道过含蓝荧光、红荧光物质的聚氯乙烯薄膜，因其耐光性不好，未进行栽培试验就中断。尔后提出将近紫外光转换成光合作用有效光色素的荧光增艳剂、闪烁体等，也因其耐光性不充分，未能进入实用阶段。进入九十年代，才正式推发红光的农用薄膜R稀土包膜转光材料制备工艺di-稀土包膜转光材料制备工艺ntpink和Irr稀土包膜转光材料制备工艺di稀土包膜转光材料制备工艺nt 660，栽培试验表明这种波长转换作用效果也不理想，只有在特点的条件下才有效。日本特开昭54-127945专利提出用罗丹明6G为荧光转光材料。前苏联学者在荷兰专利No.18794中报道，应用多种稀土螯合物作为添加剂制作温室覆盖用的高分子材料，在农业应用方面取得较好的效果。

我国九十年代开始农用薄膜转光材料的研究，九四年从俄罗斯引进的转光技术开发了“瑞来得”(Red-light)转光母料，亦因效果不突出、成本较高而未得到推广。近几年来我国农用薄膜荧光转光剂的研究和应用十分活跃，李连文等在TT稀土包膜转光材料制备工艺30％和TOPO的混合液中加入稀土溶液制得的配合物在365nm光波激发下发出红光。但用其制得的农膜在长时间紫外光照射下，存在发光强度低，荧光衰减快，色体变暗等缺陷；在专利CN1072945稀土包膜转光材料制备工艺中介绍一种农用波长转换材料，通过两种荧光色素之间的能量传递，来完成将紫外光转换成蓝光或将黄绿色转换成红橙光；在专利CN1066857稀土包膜转光材料制备工艺中则发明的高光效农用薄膜中添加的转光剂是有少量有机或无机颜料与荧光颜料等配合而成。

近几年我国研究的农用转光材料其特点可归纳为：稀土包膜转光材料制备工艺.转光材料大多数为有机荧光颜料及金属有机配合物，虽有转光行为，但光稳定性差，转光衰减快，透光率低；B.可转光源均为紫外光；C.转光剂的成本高，给转光农用薄膜的推广应用增加难度。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术上述不足，提供一种稀土包膜工艺制备转光材料，它根据农作物光生态学研究的基础，在能够保留对农作物生长全部有用光能的前提下，在农作物生长发育过程中，将无用或不利于植物光合作用的紫外光和绿黄光转变成有利于农作物光合作用所需的蓝紫光和红橙光，提高农作物对太阳光能的利用率和光合作用的效能，改善温室大棚的升温、保湿效果，促进农作物的生长成熟和增产。

本发明的稀土包膜转光材料制备工艺为：以无机微粒为母粒——基核，以稀土凝胶即纳米稀土粒子为包膜层——转光层，采用化学沉积的方法在无机微粒表面包覆一层纳米厚度的转光材料。无机微粒主要选用具有红外阻隔功能的含硅的硅酸盐矿物材料，如石英、高岭土、滑石、叶蜡石、蒙脱石、硅藻土等；稀土发光材料主要选择在太阳光激发下能够发射红橙光和蓝紫光稀土。研究表明，在太阳光的激发下，稀土氧化铕能够发射红橙光，氧化钇能够发射蓝紫光，因此稀土发光材料选择氧化铕或氧化钇。

本发明制备工艺为以无机微粒为母粒——基核，以稀土凝胶即纳米稀土粒子为包膜层——转光层，采用化学沉积的方法在无机微粒表面包覆一层纳米厚度的稀土转光材料。

本发明所述无机微粒选用具有红外阻隔功能的含硅的硅酸盐矿物材料，稀土发光材料选择在太阳光激发下能够发射红橙光和/或蓝紫光稀土氧化物。所述基核材料选择石英、高岭土、滑石、叶蜡石、蒙脱石、硅藻土之一。

本发明制备工艺为艺，首先将HCl或H₂SO₄或H₂CO₃溶解稀土转光材料，制得的稀土离子溶液，加入到用蒸馏水和基核材料配成的混合溶液中，稀土加入量：占基核材料的5～10％，同时滴加凝胶剂使稀土离子溶液产生凝胶体；控制反应体系pH值为7～12，在30～100℃，搅拌，反应1～4h，使凝胶体包覆到基核材料表面，然后过滤、洗涤、烘干即得。

本发明所述凝胶剂为氨水或Na₂CO₃或NaHCO₃。所述稀土发光材料为氧化铕和/或氧化钇。

本发明探索出一种新颖的制备稀土转光材料的方法，将较昂贵的稀土转光剂包覆在廉价的无机微粒表面，不仅减少了稀土转光剂的用量，并可大幅度降低生产成本，另外由于采用无机微粒具有红外阻隔性能，可减少棚内温度的散失。因此本发明的稀土包膜转光材料具有转光和保温双重功能。

附图说明

图1为本发明实施例2稀土Eu包膜转光材料的荧光光谱图；

图2为本发明实施例3稀土Eu/Y组合包膜转光材料荧光光谱图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

本发明具体工艺为：

a 配制稀土离子溶液：首先配制浓度为5mol/l的HCl溶液250ml，溶解44gEu₂O₃制得的1mol浓度的氯化铕稀土离子溶液；

b.载体材料：选择载体材料是具有红外阻隔功能的含硅的硅酸盐矿物材料，如石英、高岭土、滑石、叶蜡石、蒙脱石、硅藻土之一，SiO₂60-99％、白度65-90％，比重2.50～2.70g/cm³；平均粒径D50＝1-5μm；稀土加入量：占基核材料的5～10％。

c.配方：按条件称取载体材料20g，加去离子水100-250ml，加入稀土离子溶液3-18ml，氨水0.6-3.6ml；

d.反应条件：控制反应体系pH值为7～12，反应温度为30～100℃，反应时间1～4h进行反应；

e.后处理：反应物过滤并洗涤至滤液pH值为6.5～7，洗涤后的反应物于100℃±5℃的温度条件下烘干，洗涤后pH值：6.5～7即得到本发明的稀土转光材料。

实施例2：

首先配制浓度为5mol/l的HCl溶液250ml，溶解44gEu₂O₃制得的1mol浓度的氯化铕稀土离子溶液；基核材料是具有红外阻隔功能的粉状石英，SiO₂≥99.3％、白度≥65％，比重2.55～2.65g/cm³；平均粒径D50＝4.2μm，粒度细且分布均匀，85％的颗粒小于10μm；称取该石英粉20g加蒸馏水至150ml配成浓度为13.3％的混合溶液，加入1mol浓度的氯化铕稀土离子溶液12ml，同时滴加氨水2.4ml；控制体系pH值为9，在50℃的温度下反应2h，然后洗涤至洗涤液的pH值为6.5止，脱水，在100℃的温度下干燥，即得到本发明的稀土转光材料。

实施例3：

首先配制浓度为5mol/l的HCl溶液500ml，各取250ml分别溶解44gEu₂O₃和28.25gY₂O₃，制得浓度为1mol/l的氯化稀土离子溶液；基核材料是具有红外阻隔功能的粉状石英，SiO₂≥99.3％、白度≥65％，比重2.55～2.65g/cm³；平均粒径D50＝4.2μm，粒度细且分布均匀，85％的颗粒小于10μm；称取该石英粉20g加蒸馏水至150ml配成浓度为13.3％的混合溶液，加入浓度为1mol/l的氯化铕稀土离子溶液6ml，浓度为1mol/l的氯化钇稀土离子溶液6ml，同时滴加氨水2.4ml；控制体系pH值为9，在50℃的温度下反应2h，然后洗涤至洗涤液的pH值为6.5止，脱水，在100℃的温度下干燥，即得到本发明的稀土转光材料。

实施例4：

基核材料为滑石：首先配制浓度为5mol/l的HCl溶液500ml，各取250ml分别溶解44gEu₂O₃和28.25gY₂O₃，制得浓度为1mol/l的氯化稀土离子溶液；基核材料是滑石，SiO₂≥60％、白度≥85％，比重2.7～2.8g/cm³，平均粒径3μm，称取该滑石粉20g加蒸馏水至150ml配成浓度为13.3％的混合溶液，加入浓度为1mol/l的氯化铕稀土离子溶液6ml，浓度为1mol/l的氯化钇稀土离子溶液6ml，同时滴加氨水2.4ml；控制体系pH值为9，在50℃的温度下反应2h，然后洗涤至洗涤液的pH值为6.5止，脱水，在100℃的温度下干燥，即得到本发明的稀土转光材料。

实施例5：

基核材料为硅藻土：首先配制浓度为5mol/l的H₂SO₄溶液500ml，各取250ml分别溶解44gEu₂O₃和28.25gY₂O₃，制得浓度为1mol/l的氯化稀土离子溶液；基核材料是硅藻土，SiO₂≥75％、白色，称取该硅藻土20g加蒸馏水至150ml配成浓度为13.3％的混合溶液，加入浓度为1mol/l的氯化铕稀土离子溶液6ml，浓度为1mol/l的氯化钇稀土离子溶液6ml，同时滴加NaHCO₃2.4ml；控制体系pH值为9，在50℃的温度下反应2h，然后洗涤至洗涤液的pH值为6.5止，脱水，在100℃的温度下干燥，即得到本发明的稀土转光材料。

实施例6：

基核材料为叶蜡石：首先配制浓度为5mol/l的H₂CO₃溶液500ml，各取250ml分别溶解44gEu₂O₃和28.25gY₂O₃，制得浓度为1mol/l的氯化稀土离子溶液；基核材料为叶蜡石，SiO₂74～80％、白度≥85％，比重2.8～2.9g/cm³，平均粒径＜5μm，称取该叶蜡石粉20g加蒸馏水至150ml配成浓度为13.3％的混合溶液，加入浓度为1mol/l的氯化铕稀土离子溶液6ml，浓度为1mol/l的氯化钇稀土离子溶液6ml，同时滴加Na₂CO₃2.4ml；控制体系pH值为9，在50℃的温度下反应2h，然后洗涤至洗涤液的pH值为6.5止，脱水，在100℃的温度下干燥，即得到本发明的稀土转光材料。

采用日本产850-荧光分光光度计对稀土包膜转光材料进行分析，样品的激发光谱位于250～400nm的光区内有一系列激发峰。如图1、2所示，稀土包膜转光材料在400～500nm的篮紫光区出现了一组较宽的发射峰；在580～700nm的红橙光区出现了Eu2O3的四组特征发射峰。

Claims

1、一种稀土包膜转光材料制备工艺，其特征在于：以无机微粒为母粒——基核，以稀土凝胶即纳米稀土粒子为包膜层——转光层，采用化学沉积的方法在无机微粒表面包覆一层纳米厚度的稀土转光材料。

2、根据权利要求1所述的稀土包膜转光材料制备工艺，其特征在于：无机微粒选用具有红外阻隔功能的含硅的硅酸盐矿物材料，稀土发光材料选择在太阳光激发下能够发射红橙光和/或蓝紫光稀土氧化物。

3、根据权利要求1或2所述的稀土包膜转光材料制备工艺，其特征在于：基核材料选择石英、高岭土、滑石、叶蜡石、蒙脱石、硅藻土之一。

4、根据权利要求1或2所述的稀土包膜转光材料制备工艺，其特征在于：稀土发光材料为氧化铕和/或氧化钇。

5、根据权利要求1或2所述稀土包膜转光材料制备工艺，其特征在于：首先将HCl或H₂SO₄或H₂CO₃溶解稀土转光材料，制得的稀土离子溶液，加入到用蒸馏水和基核材料配成的混合溶液中，稀土加入量：占基核材料的5～10％，同时滴加凝胶剂使稀土离子溶液产生凝胶体；控制反应体系pH值为7～12，在30～100℃，搅拌，反应1～4h，使凝胶体包覆到基核材料表面，然后过滤、洗涤、烘干即得。

6、根据权利要求5所述稀土包膜转光材料制备工艺，其特征在于：凝胶剂为氨水或Na₂CO₃或NaHCO₃。

7、根据权利要求5所述稀土包膜转光材料制备工艺，其特征在于：稀土发光材料为氧化铕和/或氧化钇。