一种能促进植物生长的红光转化膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种能促进植物生长的红光转化膜及其制备方法，属于发光材料技术领域，所述红光转化膜是由Sr4Al14O25：Mn4+,Mg2+,Ln3+(Ln3+:Ga3+,Sc3+,Cr3+,or Lu3+)荧光粉和PDMS胶混合烘干制成，该红光转化膜的制备方法为：先根据化学表达式称取原料并混合，研磨后通过传统的高温固相法烧结，之后研磨得到所需荧光粉；随后按照不同比例将制备的荧光粉和PDMS胶混合后在真空脱泡机中进行真空搅拌，待荧光粉分散均匀之后，放到烘箱中烘干，并按现有制膜工艺制出所需的光转化膜。其有益效果在于：利用上述制备方法制备的红光转化膜补光能力强，效率高，大幅增强了荧光粉在红光区的发射强度，激发光谱覆盖区域广，更有利于促进植物生长，具有良好的经济效益。

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种能促进植物生长的红光转化膜及其制备方法。

背景技术

太阳光谱对植物的生长尤为重要。一般来说，来自太阳光谱的三个区域是植物生长所需的辐照光，分别是蓝色光(400～500nm)、红色光(620～690nm)和远红色(730～735nm)，分别负责光向性、光合作用和光形态发生，其中对植物生长最重要的是波长为600～690nm的红色光，因为红光会使植物的发育显著加速，促进干物质的积累，鳞茎、块根、叶球以及其他植物器官的形成，引起植物较早开花、结实，在植物增色中起着主导作用。而植物不利用太阳光谱的紫外部分(n-UV)和绿光部分，位于这个范围的光很少被吸收，对植物光合作用的贡献很少。因此，实际上植物的生长过程对太阳光的利用率很低，因而设法提高植物的光能利用率可以大大提高植物的生长速度和产量。

为了更好地促进经济作物的生长，一种以LED为发光体的LED植物灯应运而生。但LED植物灯有许多缺点：目前市面上的LED植物灯的发射光谱曲线与植物光合作用吸收的光谱曲线差异较大，光源能量利用率不高；并且，LED芯片价格高，在使用过程中还需要消耗大量电力资源，增加了种植成本。因此，虽然LED植物生长灯可以提高农作物产量，但不适用于培育一些低经济作物，适用性较低。

目前常用的另一种将太阳光转化为红光来促进植物生长的方法是用含有杂环化合物的乙烯薄膜之类的有机红色发光材料将植物覆盖，就像传统的植物乙烯基的房子。然而，太阳光中存在紫外光，紫外光对膜有伤害，从而使得膜黄变和崩解；并且该有机红色发光材料在太阳下稳定性较低，发射的红光会在3个月内出现衰减，不能满足植物的生长需求。因此，设计一种价格低廉且能够提高植物对太阳辐射能利用率的新型红光转化膜对于提高植物的生长速度和产量方面具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的缺陷，提供了一种利用Sr

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种能促进植物生长的红光转化膜，所述红光转化膜由荧光粉和反射率为1.4～1.65的聚合物混合烘干制备而成；

所述荧光粉为Sr

所述聚合物为玻璃、环氧树脂、聚碳酸酯、丙烯酰胺或PDMS。

所述红光转化膜中荧光粉的浓度为0.5～50wt％。

所述红光转化膜的制备方法，包括荧光粉的制备和荧光粉红光转化膜的制备，具体按以下步骤进行：

1)按Sr

锶化合物：采用碳酸锶(SrCO

铝化合物：采用氧化铝(Al

锰化合物：采用氧化锰(MnO

镁化合物：采用氧化镁(MgO)、含镁的氢氧化物、含镁的硝酸盐、含镁的碳酸盐、含镁的硫酸盐或含镁的磷酸盐；

镓化合物：采用氧化镓(Ga

将上述所取各原料组分混合研磨至微米级，制得混合原料粉末；

2)将步骤1)中得到的混合原料粉末置于温度为1300℃的空气气氛中煅烧6小时；将煅烧后的原料粉末随炉冷却至室温，得到煅烧物，将煅烧物研磨成粉末，制得所需荧光粉；

3)将步骤2)中的制备的荧光粉和聚合物按质量比1:4～1:1进行混合，然后将粉与胶混合后在真空脱泡机中搅拌2.5分钟，搅拌均匀后，置入烘箱内烘干，并按现有制膜工艺制出红光转化膜。

所述步骤2)中的制备方法是在空气中烧结，不用通入保护性气体和还原性气体，降低制备成本并且保证生产安全。

所述红光转化膜在促进作物生长过程中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)该工艺方法技术简单，得到的红光转化膜中的荧光粉分布均匀，设备操作简单，无任何有害物质产生，绿色无污染，有效降低了制备成本，安全可靠；

2)利用该方法制备的红光转化膜补光能力强，效率高，发光强度提高了578.64％，激发光谱覆盖区域广，更有利于促进植物生长，具有良好的经济效益。

附图说明

图1是实施例1制得的Sr

图2是实施例1制得的Sr

图3是实施例2制得的Sr

图4是实施例2制得的Sr

图5是实施例3制得的Sr

图6是实施例4制得的Sr

图7是实施例5制得的Sr

图8是实施例6制得的Sr

图9是用植物和太阳的位置关系来设置红光转化膜的示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了更好地理解本发明的实质性内容，进行以下说明：

本发明是将太阳光转换成深红色光的荧光粉红光转化膜，它由聚合物和分散在聚合物中的荧光粉组成。通过我们对促进植物生长的光转换材料的研究，发明了一种光学性能优越的聚合物，环氧树脂AB胶与红色荧光粉Sr

Sr

如图9所示，用植物和太阳的位置关系在工厂附近设置薄膜或平板，解决了现有从植物上方用薄膜覆盖植物时，会导致薄膜发出红光出现反射损失的问题。相比之下，我们设置薄膜或平板的方式是几乎所有从平板两侧发出的深红色光线都可以射向植物，从而加速植物的生长。目前已进行的实验数据显示，该方法用于小球藻生长促进效果可达到13％左右。

本发明提供了一种能促进植物生长的红光转化膜，所述红光转化膜由PDMS胶以及Sr

所述荧光粉还能以Sr

所述PDMS胶还能以玻璃、环氧树脂、聚碳酸酯或丙烯酰胺进行替换。

所述Sr

所述红光转化膜的制备方法，具体按以下步骤进行：

步骤1:按Sr

将按计量比称取的原料进行充分研磨后置于温度为1300℃的空气气氛中煅烧6小时，将煅烧后的原料粉末随炉冷却至室温，得到煅烧物，将煅烧物研磨成粉末，得到所需的Sr

步骤2：将步骤1中制备的荧光粉以不同的比例与PDMS胶进行混合，得到混合物；

步骤3：将混合物放到真空脱泡机中进行抽真空搅拌(搅拌时间根据根据量的不同，从而搅拌时间不同，目的是让荧光粉在胶中分散均匀，不要存在偏聚现象)，然后放入烘箱中烘4～8小时，待其烘干成膜后取出，制得所需红光转化膜。

实施例1

按Sr

随后测量该样品的激发和发射光谱，见图2，激发光谱显示存在两个宽峰，激发峰峰值分别位于350nm、450nm，发射光谱显示了两个发射峰，其中在650nm处存在一个窄峰且强度最高。通过光谱图我们可以发现，Sr

实施例2

按Sr

实施例3

按Sr

实施例4

在实施例2的基础上，将PDMS胶与荧光粉按照4:1的比例制做红光转化膜。具体为：称量PDMS胶1.6g，加入实施例2中制得的0.4g的荧光粉2，随之将其放入真空脱泡机中进行抽真空搅拌(搅拌时间为2min30s)。将搅拌均匀后的混合物放入烘箱内烘干。6h后将烘干好的红光转化膜1取出，测量其在450nm处激发下的发射光谱，如图6。

实施例5

在实施例2的基础上，将PDMS胶与荧光粉按照7:3的比例制做红光转化膜。具体为：称量PDMS胶0.7g，在称量的PDMS胶中加入实施例2中制得的0.3g的荧光粉2，将其放到真空脱泡机中搅拌均匀。将搅拌均匀后的混合物放入烘箱内烘干。6h后将烘干好的红光转化膜2取出，测量其在450nm处激发下的发射光谱，如图7。

实施例6

在实施例2的基础上，将PDMS胶与荧光粉按照2:3的比例制做红光转化膜。具体为：称量PDMS胶0.4g，在称量的PDMS胶中加入实施例2中制得的0.6g的荧光粉2，将其放到真空脱泡机中进行抽真空搅拌。将搅拌均匀后的混合物放入烘箱内烘干。6h后将烘干好的红光转化膜3取出，测量其在450nm处激发下的发射光谱，如图8。

结论：实施例2中制得的荧光粉和实施例3，4，5制得的红光转化膜在450nm处激发的发射强度进行对比。从图5中我们可以看出所制备的红光转化膜1的发光强度为荧光粉2和荧光粉1的56.8％和240.2％；从图6中我们可以看出所制备的红光转化膜2的发光强度为荧光粉2和荧光粉1的63.3％和282.7％；从图7中我们可以看出所制备的红光转化膜3的发光强度为荧光粉2和荧光粉1的71.4％和302.3％；从以上得出的结果很明显的发现随荧光粉的掺杂比例上升，红光转化膜的发光强度也不断上升，当红光转化膜中荧光粉的比例为40％以上时，红光转化膜的发光强度已经超过了荧光粉1的发光强度，所制备的3个红光转化膜的发光强度均超过了荧光粉2的发光强度的50％，因此达到了预期效果，表明了通过上述方法制备的红光转化膜可以为植物提供强的深红色光，从而促进植物生长。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理。