專利名稱：用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光粉的制作方法
用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光粉發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域以及季節(jié)性溫床和溫室形式的土 壤封閉裝置有關(guān)。同時(shí)本發(fā)明與農(nóng)業(yè)技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域有關(guān)， 這些技術(shù)在季節(jié)性薄膜覆蓋溫床條件下可創(chuàng)造綠色植物 最適宜的光譜及光照條件。先前技術(shù)自從俄羅斯自然科學(xué)家K.A.季米里亞澤夫 (K.A. Timiriazev 1896-1919年)的奠基性研究以來(lái)， 已清楚地確定在紅色和藍(lán)色兩種光譜區(qū)域中在綠色植物 葉子上碳?xì)浠衔?-葡萄糖CeHu06的形成回應(yīng)是源于大 氣層的C02和土壤中的水，根據(jù)如下模式6C02+6H20—C6Hu06+602, 對(duì)于這種吸熱反應(yīng)，藍(lán)光及紅光量子正好提供必要能量。 自從在20世紀(jì)30-50年代熒光光源創(chuàng)造以來(lái)，所有 溫室和溫床開(kāi)始供給紅色輻射和藍(lán)色輻射燈，在輻射燈 的發(fā)光作用下封閉土壤裝置中蔬菜和水果收獲量實(shí)質(zhì)性 增大了。太陽(yáng)輻射通過(guò)聚乙烯薄膜并修正薄膜層的染色， 譬如成為淡藍(lán)色或玫瑰色。在80-90年代出現(xiàn)了光轉(zhuǎn)換 農(nóng)膜，它的輻射中補(bǔ)充包括5-6%的紅光。這種紅色再現(xiàn) 專業(yè)的發(fā)光填料，紅光與6%原始太陽(yáng)紫外線輻射相互作 用。這種農(nóng)膜受到全世界許多國(guó)家的專利保護(hù)，例如俄 羅斯第2160289號(hào)專利(發(fā)明人為Soschin.N等人)、俄 羅斯第2064482號(hào)專利(發(fā)明人為Soschin.N等人)、美國(guó)第US6153665號(hào)專利(發(fā)明人為Goldburt等人)、歐洲 第99/35595號(hào)專利(發(fā)明人為Bolschukxin W.等人)及 墨西哥第MX 01004165A號(hào)專利(發(fā)明人為E. T. Boldburt 等人)，本發(fā)明中將上述專利作為參照對(duì)象加以采用。在 上述專利中，所論述的第一代光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜中使用了 Y202S:Eu基質(zhì)窄頻帶紅光熒光粉，其轉(zhuǎn)換效率在世界范 圍內(nèi)是獨(dú)一無(wú)二的。半波寬小于5rnn的光譜輻射帶保證 了在綠色植物表面紅色量子濃度增大。在光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜作 用下溫床中蔬菜和水果的收獲量增加20-75%，同時(shí)它們 所含的營(yíng)養(yǎng)成分實(shí)質(zhì)性提高，譬如維生素和微元素的含盡管第一代光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜具有廣泛應(yīng)用，但它們?nèi)跃?有一些缺陷。首先，光轉(zhuǎn)換只涉及到紅色光譜區(qū)域，在 藍(lán)色光譜部分的第二種短波區(qū)域卻沒(méi)有發(fā)生作用。在這 種情況下導(dǎo)致光合作用受到周期性破壞。此外，光轉(zhuǎn)換 農(nóng)膜中藍(lán)色和綠色光譜區(qū)域透射光經(jīng)常減少，以致于溫 室作物成熟期延長(zhǎng)。通過(guò)研制具有藍(lán)色-紅色的再輻射的 薄膜能夠排除一部分缺陷，這些薄膜在美國(guó)第US2000/ 24343號(hào)專利(發(fā)明人為Soschin.N等人)中已詳盡論述， 本發(fā)明將它作為專利原型加以采用。農(nóng)膜中所填充的藍(lán) 光和紅光熒光粉粉末為植物綠葉創(chuàng)造了補(bǔ)充光。在一種 膜層中使用藍(lán)色和紅色轉(zhuǎn)換輻射體是這些思想的延續(xù)， 并成為法國(guó)研究者的專利(請(qǐng)參照W0 00/24243專利，其 發(fā)明人為Blanc. W等人)，他們還創(chuàng)造了 Ba3MgSi208:Eu+2Mn+2基質(zhì)的單組分雙頻帶熒光粉。對(duì)于農(nóng) 膜的制作，在上述專利中這種見(jiàn)解確定了其優(yōu)越性，然 而在文獻(xiàn)中我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有關(guān)這些農(nóng)膜適用性的任何嚴(yán)格證明。或許，雙頻帶熒光粉仍受到缺陷的制約，這是因?yàn)閷?duì)于光合作用而言，畢竟需要全部三種光譜區(qū)域: 藍(lán)色，綠色和紅色，而且是不同的輻射量。事實(shí)上，根據(jù)現(xiàn)代研究者的數(shù)據(jù)，光譜光照部分具 有以下生理學(xué)意義1.280-320nm的UVB光會(huì)損害植物; 2.小輻射量的中UVB光和近UVB光與植物生長(zhǎng)周期調(diào)節(jié) 有關(guān)；3.紫色和藍(lán)光對(duì)于光合作用以及上部綠葉(植物 根系)的調(diào)節(jié)活動(dòng)是必要的；4.綠色和黃色輻射是最長(zhǎng) 效作用，并被植物茂盛的綠葉和稠密的嫩枝少量吸收； 5.橙黃和紅色輻射對(duì)于光合作用是必要的；6.700-750nm暗紅色輻射是綠色植物信息聯(lián)系通路；以及8. 1200-1600nm的紅外線輻射在綠色植物中使養(yǎng)分被加熱 并溶解。從這些簡(jiǎn)短目錄中得出結(jié)論，輻射中實(shí)際上需 要全部光譜類型的發(fā)光。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述已知技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的系 提供一種用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光粉，該熒光粉可創(chuàng) 造薄膜光譜轉(zhuǎn)換材料，主要光譜區(qū)域在藍(lán)色，綠色和紅 色區(qū)域。為解決上述已知技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的另一目的系 提供一種用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光粉，該熒光粉可創(chuàng) 造以無(wú)機(jī)熒光粉形式存在的材料，使其在藍(lán)色、綠色和 紅色全部三種光譜區(qū)域進(jìn)行轉(zhuǎn)換輻射，并符合一定的強(qiáng) 度比例。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于多層農(nóng)膜的 三頻帶熒光粉，其以IIA族元素的正硅酸鹽為基質(zhì)，被d-f元素激活，特征在于該熒光粉屬于(MeO)2a(SiCh)a 硅酸鹽系列，其中(1=1，2或3， SMe+、Ba+2及/或Sr+2及 /或"+2及/或Mg+2并具有斜方結(jié)晶結(jié)構(gòu)，被d-f元素激 活時(shí)可產(chǎn)生三頻帶輻射光譜。附圖簡(jiǎn)述圖l-4是本發(fā)明所提出的不同實(shí)施例的熒光粉輻射 光譜的示意圖。實(shí)施方式首先，本發(fā)明的目的在于消除上述農(nóng)膜的缺點(diǎn)。為 了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，本發(fā)明的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光 粉以IIA族元素的正硅酸鹽為基質(zhì)，被d-f元素激活，特征在于該熒光粉屬于(2MeO)2a(Si02)a硅酸鹽系列，其中(1=1，2或3, 2Me+、Ba+2及/或S,及/或"+2及/ 或Mg"并具有斜方結(jié)晶結(jié)構(gòu)，被d-f元素激活時(shí)可產(chǎn)生三頻帶輻射光譜。其中，該d-f元素為Eu+2， Mn+2或Sm+2。其中，該三頻帶輻射光譜的最大值波長(zhǎng)為入 F440-460nm,入2=515-535體及入3=625-650亂其中，當(dāng)a二l時(shí)，該熒光粉具有化學(xué)計(jì)量公式 (Bai.。Sr。.3QCa。.3。Mg。.4)Si04,激活劑為Eu+2， Mn+2或Sm+2, 其原子分率為0. 001<Eu《0. 02， 0. 0001<Sm《0, 005, 0.001<Mn《0.015,其化合物為斜方結(jié)晶架構(gòu)，可使藍(lán)-綠-紅色輻射，且其頻帶強(qiáng)度比為1:0.5:1-1:0.25:0.5。其中，當(dāng)(1=2時(shí)，該熒光粉具有化學(xué)計(jì)量公式 (Ba。.5SrL5CaLoMgu)Si208 :EuSmMn,具有斜方晶格，催化劑原子分率為0. 001<Eu《0. 01， 0. 0001<Sm《0. 005 及0. 005<Mn《0. 15，可使三頻帶輻射可見(jiàn)光譜在藍(lán)-綠 -紅色區(qū)域的頻帶強(qiáng)度比為1:2:2 -1:2:4。其中，當(dāng)(1=2時(shí)，該三頻帶熒光粉具有化學(xué)計(jì)量公 式Ba。.25MgiSrL75CaLSi20s，催化劑為Eu+2， Mn+2或Sm+2，三 頻帶輻射位于光譜藍(lán)色，綠色和紅色區(qū)域，被近紫外線 光激發(fā)時(shí)頻帶強(qiáng)度比為2:2:3。其中，該熒光粉為超細(xì)散粉末，平均粉末尺寸為 0. 4《d。p《0. 811 m,其比面變化范圍為 46 103《S《80 103cm2。其中，該超細(xì)散粉末覆蓋著不透光的孔隙，該孔隙 半徑為12《t《20A,全部粉末表面之間和孔隙表面的 比例關(guān)系為10:1-10:2。首先，下面將闡述本發(fā)明所提出的用于多層農(nóng)膜的 三頻帶熒光粉材料的物理-化學(xué)實(shí)質(zhì)。第一，這些無(wú)機(jī)材料被單一化學(xué)式連接。當(dāng)化學(xué)計(jì) 量指數(shù)a =1時(shí)，這個(gè)公式被記錄為Me+、ShO"如果化學(xué) 計(jì)量指數(shù)a-2，那么該三頻帶熒光粉的公式為 Me+、ShOs。如果化學(xué)計(jì)量指數(shù)為a =3,那么該三頻帶熒 光粉的公式記錄為Me+26Si3012。第二，本發(fā)明所提出的化 合物只能存在一種類型的原子，譬如Ba2Sia或Ba4Si208。 當(dāng)晶格中陽(yáng)離子含量(原子分率)相等時(shí)，本發(fā)明所提 出的化合物的化學(xué)式可以記錄為BaMgSi04或 (Ba, Mg，Sr，Ca)4Si208。第三，本發(fā)明所提出的化合物結(jié) 晶主要是斜方晶格，其公式中單位晶胞單位數(shù)Z二4。正如我們的研究所指出，上述化合物很容易被金屬 離子激活，譬如Sm+2(d-f元素)，Eu+2(d-f元素)及Mn+2(d元素)并形成穩(wěn)定的固溶體。在這種激活作用下熒光粉發(fā) 光，當(dāng)它被短波光激發(fā)時(shí)，立刻產(chǎn)生三種(兩種情況很 少)發(fā)光帶，且正好位于藍(lán)色，綠色和紅色輻射區(qū)域，這時(shí)所形成的發(fā)光中心為藍(lán)色中心(Eu+2Me+2) ° ,紅色中 A(Mn+2M&J° ，綠色發(fā)光中心，精確記錄迄今未知，但能 夠設(shè)想這種綠色中心為(MgJ?；?SrBa)?；?CaBa)。。在 相同化合價(jià)同晶代替的過(guò)程中在化合物晶格里形成了小 尺寸的IIA族陽(yáng)離子Ba+2。請(qǐng)參照

圖1-4,其分別描繪了本發(fā)明所提出的不同 實(shí)施例的熒光粉輻射光譜的示意圖。在圖1中所描繪的 光譜在入450nm及入=520nm的區(qū)域具有兩種明顯的光 譜最大值。第三種最大值在入=626nm的區(qū)域，但不明顯。 下面我們將注意到，所援引的光譜與以下化合物有關(guān)， (Ba。.5Sro.15Ca。.15Mg。.2)2Si04:EuSmMn (請(qǐng)參照?qǐng)D1)， (Bao.8Sr2.2Cao.5Mg。.5)Si208:EuSmMn (請(qǐng)參照?qǐng)D2)及 (Ba。.4Sr4.6Ca。.5MgQ.5)Si3012;EuSmMn (請(qǐng)參照?qǐng)D3)，并且實(shí) 際上它們與上述WOfOO/24243專利原型中所論述的單組 分Ba3MgSi208:EuMnPr熒光粉光譜不具有任何規(guī)律性的 關(guān)系。第一，所有光譜實(shí)際上具有三個(gè)最大值，而不是 專利原型中所指出的兩個(gè)。第二，所有光譜具有不同最 大強(qiáng)度(圖1和2中短波更高，圖3中中波更高，圖4中長(zhǎng)波更高)。此外，每個(gè)最大輻射半波寬可以根據(jù)熒光 粉組成而變化，譬如A 。.5=60-90mn。本發(fā)明所提出的熒 光粉非常重要的特點(diǎn)在于它的高量子效率和發(fā)光強(qiáng)度。本發(fā)明所提出的熒光粉能量亮度值同樣很大，為 60 103-120 103能量單位(作為比較標(biāo)準(zhǔn)，在這里使用Ba"6Euo.。4Si04熒光粉樣品，其能量亮度為L(zhǎng)=80 103能量出的熒光粉的這些顯著優(yōu)越性的實(shí) 現(xiàn)有賴于以下條件，上述材料具有化學(xué)計(jì)量公式(BauSr。.3oCao.3oMgo.4)Si04,激活劑為Eu+2， Sm+2及Mn+2， 其原子分率為0. 001<Eu+2《0. 02， 0. 0001< Sm+2《0. 005， 0. 001<Mn+2《0. 015,本發(fā)明所提出的化合 物為斜方結(jié)晶架構(gòu)，可保證藍(lán)-綠-紅色輻射，上述頻帶 的強(qiáng)度比例關(guān)系為1:0. 5:1-1:0. 25:0. 5。我們注意到， 這種熒光粉實(shí)際上具有最大輻射能量效率，如L = 100， 103。這種輻射體對(duì)于栽培富含蛋白質(zhì)作物的溫室 裝置是必要的，如大豆和青豌豆。下面將分析在本發(fā)明所提出的熒光粉輻射特點(diǎn)的形 成中每種陽(yáng)離子的作用。首先，Ba+2能增大正硅酸鹽晶格參數(shù)，有助于在晶格中安置更大尺寸的Eli"(離子半 徑t Eu=1.24A,是這些陽(yáng)離子中最大之一)。與Ba+2比較， Mg+2離子半徑最小(tMg=0.65A)，它保證在晶格中的強(qiáng) 靜力場(chǎng)梯度。這與Mg+2帶有2個(gè)單位的電荷同時(shí)尺寸小 有關(guān)。由于下列原因，組成中必須具有中等尺寸的Sr+2 及"+2: l.為了減小本發(fā)明所提出的熒光粉的化學(xué)計(jì)量 公式的分子質(zhì)量。也就是說(shuō)，減小熒光粉組成的材料消 耗；2.為了形成非當(dāng)量發(fā)光中心幾何尺寸，盡可能延長(zhǎng) 中間的綠色輻射帶。這樣，向晶格中加入Sr+2保證(Sr+、a+2) °中心形成，特別是(Sm+、a+2)。存在時(shí)，它能保證綠色-黃色發(fā)光，這種作用顯然由正硅酸鹽晶格中同晶替代的 "+2所產(chǎn)生；3.為了形成均勻的內(nèi)部晶體介質(zhì)，并在大 尺寸Ba+2及小尺寸Mg+2之間起到調(diào)節(jié)劑的作用。上述每種離子都形成具有各種熔點(diǎn)溫度的正硅酸 鹽，如Mg2Si04的T接1450。C， Ca2Si04的T裕-1480。C ，SnSiCU的T^ = 1350°C ， Ba2Si04熔點(diǎn)溫度與之相近T熔 =1320。C。本發(fā)明所提出的熒光粉的另一個(gè)最重要特性是，與 已知的Ba3MgSi20s材料相比，它具有充分的生態(tài)安全性。 Ba+2化合物由于自身的毒性因而在材料中受到一定限制，與具有生態(tài)危險(xiǎn)性的BaS04 —樣，難溶解的Ba+2硝 酸鹽，氯化物和溴化物同樣具有一定的危險(xiǎn)性。文獻(xiàn)中 關(guān)于Ba3MgSi208的溶解度的數(shù)據(jù)沒(méi)有公開(kāi)，但是很明顯， 酸性土壤中這種化合物能夠溶解。因而在本發(fā)明所提出 的熒光粉中必須盡量減少Ba+2濃度，同時(shí)將它替代為毒 性較小的"+2， Mg+2及Sr+2。從這些觀點(diǎn)來(lái)看， (Ba，Mg，Sr, Ca)Si208組成大有前景，其中Ba"質(zhì)量分率 減小了 75% (陽(yáng)離子晶格)。從生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，更有前 景的是(Ba。.5Sn.5CaiMgOSi208:EuSmMn組成，其中Ba離子 質(zhì)量含量低于12%。本發(fā)明所提出的熒光粉所具有這些 特別的優(yōu)越性，其特征在于上述材料具有化學(xué)計(jì)量公 式(Ba。.5Sn.5CaLoMgL。)Si208:EuSmMn，為斜方結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其 催化劑為0. 001《Eu《0. 01, 0. 0001《Sm《0. 005， 0. 005《Mn《0. 15。保證在可見(jiàn)光譜藍(lán)色-綠色-紅色區(qū)域 的三頻帶輻射，頻帶強(qiáng)度比例關(guān)系為1:2:2-1:2:4。正如我們?cè)谘芯恐兄赋?，這種熒光粉對(duì)于栽培漿果 作物的溫室設(shè)施是必要的。所存在的輻射波長(zhǎng)入=630nm 的強(qiáng)烈的紅光峰值保證所栽培作物具有非常高的含糖 量，味道鮮美。必須指出，本發(fā)明所提出的三頻帶熒光 粉在栽種了大量植物的多層溫室照射中具有實(shí)質(zhì)性優(yōu)越 性。轉(zhuǎn)換輻射光譜的強(qiáng)烈綠色部分甚至能作用于低層的 秧苗和植物，同時(shí)保證它們必要的發(fā)芽率和適時(shí)成熟。我們已指出，熒光粉具有高的光能亮度，這時(shí)剩余部分足夠地均勻分布在A =400-800nm全部光譜區(qū)域。這 些顯著優(yōu)越性與無(wú)機(jī)三頻帶熒光粉有關(guān)，其特征在于， 當(dāng)指數(shù)a:2時(shí)，上述材料具有化學(xué)計(jì)量公式 (Bao.25Sn."CaL()Mgi.。)Si208及斜方結(jié)晶結(jié)構(gòu)，催化劑為Eu+2， Mn+2, Sm+2,其原子分率為0. 001《Eu+2《0. 05, 0. 0004《Sm+2《0. 01, 0. 001《Mn+2《0. 05。三頻帶輻射 位于藍(lán)色，綠色和紅色光譜區(qū)域，當(dāng)它們被近紫外光激 發(fā)時(shí)，頻帶強(qiáng)度的比例關(guān)系為2:2:3。下面將指出熒光粉基質(zhì)中催化劑濃度對(duì)于每種光譜 帶輻射強(qiáng)度的實(shí)質(zhì)性影響。如果活性離子Eu+2濃度為 0.001< [Eu+2]《0.01,那么藍(lán)色帶的強(qiáng)度同所加入的催 化劑濃度呈線性變化。Eu+2的補(bǔ)充劑量引起光譜帶的增 寬至X Q.5=80mn,強(qiáng)度增長(zhǎng)至1.5-2單位。為了出現(xiàn)清晰 的光譜效應(yīng)，所加入[Mn+2]為0.00K [Mn+2]《0.005。從 這個(gè)最大值開(kāi)始，錳離子輻射強(qiáng)度在紅色光譜區(qū)域?yàn)?J=0.2 -2.0單位。紅色帶的強(qiáng)度增長(zhǎng)延長(zhǎng)到 0.018《[Mn+2]《0.02,此后發(fā)生了頻帶變寬及其最大值 位置位移至入=625-638nm紅色區(qū)域。更復(fù)雜的情況在于，入=520nm的綠色帶的輻射強(qiáng)度 取決于[Sm+2]以及基本離子之間的濃度比例關(guān)系，即 [Sr]/[Ba]及[Sr]/[Ca]。在這里將著重研究所加入的離 子原子分率為0.0001《[Sm+2]《0.005時(shí)的線性關(guān)系，此后更多的對(duì)于這種峰值位置的實(shí)質(zhì)性影響將由替代離子 [Ba+2]的[Sr+2]所產(chǎn)生。當(dāng)[Sr+2]/[Ba+2卜4:l時(shí)，綠色峰 值強(qiáng)度為1.5-2單位，同時(shí)當(dāng)添加[Ca+2]時(shí)不發(fā)生變化。 隨著這種陽(yáng)離子在熒光粉基質(zhì)中含量增大，綠色光譜區(qū)域的光譜帶增大至入。.5二85-90nm。為了創(chuàng)造本發(fā)明所提 出的熒光粉，已深入研究了它的專業(yè)合成工藝，包括原 料長(zhǎng)時(shí)間混合階段，在坩堝中安置所制備配料以及精細(xì) 壓實(shí)，弱還原氣壓下配料熱處理以及隨后已制備產(chǎn)物的 酸-堿加工和行星式球磨機(jī)中的研磨。本發(fā)明所提出的無(wú)機(jī)熒光粉合成時(shí)所使用的原試劑 為碳酸鹽、乙二酸鹽、以及鋇、鍶、鈣及鎂的碳酸羥 胺鹽的混合物。作為試劑，對(duì)于所加入的催化劑優(yōu)先使 用氧化物Eu2〇3(99. 99%)及Sm203 (99.95%)，同樣還有碳 酸鹽MnC03(99. 5%)。我們已確定，激活配料的含量對(duì)于所制備的產(chǎn)物的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，因此這些激活配 料含量誤差不得超過(guò)本身質(zhì)量的5%。當(dāng)全部必要組分的稱樣裝載到專業(yè)混合器中，混合器中分布著細(xì)散的鋯球。 混合器轉(zhuǎn)速為120-250轉(zhuǎn)/分?；旌线^(guò)程持續(xù)時(shí)間為 30-120分鐘。已準(zhǔn)備的配料分布在容量為0.5L， 0.75L的剛鋁石 坩堝中，坩堝中借助于P^ kgf/cm2專業(yè)壓力機(jī)壓實(shí)。 裝有被壓實(shí)配料的坩堝裝載到SiC爐里，SiC具有高導(dǎo) 熱性并保證爐中均勻加熱，源于SiC的加熱爐保證快速 加熱，速率為6'C/分。通過(guò)專業(yè)導(dǎo)管在電爐中加入氣體 混合物，通常為1_5%氫和99-95%氮。使用的全部氣體均 為高純度。合成過(guò)程中氣體交換速率為1-2 L/分。初始 合成階段溫度增長(zhǎng)速率為2-4'C/分，已加熱電爐中溫度 約為T二110(TC。爐內(nèi)溫度持續(xù)時(shí)間為0.5-2小時(shí)，此后 溫度提高到T=1250-1400°C。在這種溫度下電爐中配料 灼燒持續(xù)時(shí)間為1-5小時(shí)。此后電爐降溫至T=40(TC， 爐中仍保持所指定的還原氣氛，之后將坩堝和所含有的產(chǎn)物進(jìn)行卸載，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行加工。下面將插述本發(fā)明所提出的熒光粉合成的具體實(shí)例，實(shí)例1,使用以下試劑CaC03:0. 3 M SrCO"O. 3 M BaC03:l MMg(C03) Mg(0H)2:0. 2 MSi02:l MEu203:0. 005 MMnC03:0. 01 MSm203:0. 003 M 將所稱量的這些試劑在混合器陶瓷鼓筒中混合，鼓筒中 填充有質(zhì)量為500g的鋯球?；旌线M(jìn)行2小時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)速率 為120轉(zhuǎn)/分。將配料裝載到專業(yè)型材的剛鋁石坩堝中， 保證弱還原氣氛。坩堝中的試劑在壓力下配料壓實(shí)至1 kgf/cm2。將坩堝裝載到導(dǎo)熱性強(qiáng)的SiC電爐爐里。保證 電爐升溫速率為4'C/分并在第一階段達(dá)到T=1100°C，此 后加熱持續(xù)時(shí)間為t =40分。電爐中填充氣體混合物為 H2:N2=5:95。然后爐中溫度以升溫速率為4°C/分升至 T=1350nC,這個(gè)溫度下持續(xù)加熱120分。然后爐子自然 冷卻至20(TC,保持填充氣體的充填。然后產(chǎn)物在陶瓷 鼓筒中研磨并進(jìn)行最后加工。此后用1-2%磷酸溶液進(jìn)行 溶解，時(shí)間為8-10分鐘。產(chǎn)物洗滌至中性PH值，此后 在干燥箱中烘干，溫度為T42(TC。干燥持續(xù)180分。 干燥后的產(chǎn)物通過(guò)500目的篩網(wǎng)過(guò)篩并進(jìn)行光技術(shù)參數(shù) 和分散度的測(cè)量。光技術(shù)參數(shù)測(cè)量包括確定光譜輻射組成和光譜最大 值之間的比例關(guān)系，色坐標(biāo)和主輻射波長(zhǎng)計(jì)算。對(duì)于14(BaQ.5Sr。.15CaQ.15MgQ.2)2Si04的具體實(shí)例，光譜中頻帶比例關(guān) 系為藍(lán)綠紅=1:0.5:0.5,色坐標(biāo)x二0.2988, y=0.3034,主波長(zhǎng)Xc^473nm。同時(shí)樣品發(fā)光亮度為 B二17046單位，亮度能量值為L(zhǎng)〉 84*103。在專業(yè)的激光 繞射儀上測(cè)量熒光粉分散組成，為下列值di。=0. 5 u md5o=0. 8 it mdcp=l. 0 1A md9o=2. 6 ii m平均比面值為S=44*103cm7cm3。有關(guān)文獻(xiàn)中技術(shù)農(nóng)膜的 熒光粉分散組成的相對(duì)參數(shù)至今沒(méi)有統(tǒng)一的觀點(diǎn)。 一些 工業(yè)公司提出，所制作的熒光粉的粉末平均直徑值為6 <dep<10u m,比面值為S《4000cm7g。根據(jù)本發(fā)明的觀 點(diǎn)，這些所使用的大尺寸粉末對(duì)于薄膜層的制作難于實(shí) 現(xiàn)，這是因?yàn)閐<10u m的粉末尺寸只能與厚度為 h=30u m的聚合薄膜層相比量。因而在本發(fā)明中制作工 藝方向在于創(chuàng)造納米級(jí)分散粉末，也就是說(shuō)這種熒光粉 粉末的粉末尺寸減小至小于1000mn=lii m。這種粉末，第一，能制作用于農(nóng)膜的更薄膜層；第二，這些粉末能 制作具有更大發(fā)光亮度的薄膜層；第三，使用納米尺寸 粉末時(shí)，能實(shí)質(zhì)性提髙發(fā)光薄膜層的亮度平均性。所有 上述優(yōu)越性在三頻帶熒光粉中實(shí)現(xiàn)，其特征在于，上述 熒光粉使用了超細(xì)散納米級(jí)粉末，該粉末具有平均尺寸 0. 4《dcp《l. On m,比面變化范圍為S=44'103cm2/cm3。本發(fā)明所提出的熒光粉粉末的物理-化學(xué)參數(shù)的單 一研究在低溫吸收法中已體現(xiàn)。全部的熒光粉粉末表面 覆蓋著不透光的孔隙。根據(jù)BET測(cè)量結(jié)果得出，粉末表面孔隙半徑為尺寸12《dz《20A,在這種情況下，內(nèi)部孔 隙面與全部粉末表面比值為1:10-2:10。本發(fā)明所提出 的熒光粉粉末表面上的這種孔隙形成現(xiàn)象為我們首次發(fā) 現(xiàn)，并且成為熒光粉非常重要的和獨(dú)特的參數(shù)。第一， 熒光粉表面的孔隙促進(jìn)熒光粉發(fā)光亮度增大，同時(shí)也是 從粉末材料向材料表面輻射的光學(xué)通路。第二，孔隙的 存在有助于提高聚合物材料中熒光粉粉末的吸附，這樣 增大了薄膜層機(jī)械抗拉強(qiáng)度。本發(fā)明已指出，源于聚乙 烯N158的農(nóng)膜具有抗拉強(qiáng)度E=15 kgf/cm2,農(nóng)膜中所填充的是無(wú)孔隙粉末，這時(shí)釆用具有孔隙的本發(fā)明所提出 的熒光粉粉末能將強(qiáng)度值提髙至E:30kgf/cm2。這是本發(fā) 明所提出的熒光粉非常重要的優(yōu)越性，其特征在于，上 述材料的超細(xì)散粉末被不透光的孔隙覆蓋，孔隙半徑為 12《cL《20A,全部粉末表面和孔隙面的比值為 10:1-10:2。上述已指出，使用光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜能提高各種作物的產(chǎn) 量達(dá)20-75%。在北半球北緯20-4(TC ,在長(zhǎng)時(shí)間太陽(yáng)輻射和多風(fēng)條件下對(duì)本發(fā)明所提出的三頻帶農(nóng)膜和三頻帶 熒光粉進(jìn)行試驗(yàn)。我們選擇茄子、蕃茄作為植物"試驗(yàn) 樣品"。在49天試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，溫室中所栽培的茄子產(chǎn)量 增大52%,同時(shí)單株茄子平均質(zhì)量為610g，同期單株茄 子質(zhì)量為380g。蕃茄產(chǎn)量增大40%，每個(gè)蕃茄質(zhì)量增大 5-8%。綜上所述，本發(fā)明的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光粉 具有l(wèi).可創(chuàng)造薄膜光譜轉(zhuǎn)換材料，主要光譜區(qū)域在藍(lán) 色，綠色和紅色區(qū)域；2.可創(chuàng)造以無(wú)機(jī)熒光粉形式存在 的材料，使其在藍(lán)色、綠色和紅色全部三種光譜區(qū)域進(jìn)行轉(zhuǎn)換輻射并符合一定的強(qiáng)度比例等優(yōu)點(diǎn)，因此，確可 改善已知農(nóng)業(yè)薄膜的缺點(diǎn)。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而其并非 用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明 的精神和范圍內(nèi)可作少許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的 保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光粉，其以IIA族元素的正硅酸鹽為基質(zhì)，被d-f元素激活，特征在于該熒光粉屬于(MeO)2α(SiO2)α硅酸鹽系列，其中α＝1，2或3，∑Me+2＝Ba+2及/或Sr+2及/或Ca+2及/或Mg+2并具有斜方結(jié)晶結(jié)構(gòu)，被d-f元素激活時(shí)可產(chǎn)生三頻帶輻射光譜。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光 粉，其中該d-f元素為Eu+2， Mn+2或Sm+2。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光 粉，其中該三頻帶輻射光譜的最大值波長(zhǎng)為入 1=440-460頭，入2=515-535nm及入3=625-650nm。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光 粉，其具有化學(xué)計(jì)量公式(BaL。Sr。.3oCa。.3。Mg。.4)Si04，激 活劑為Eu+2,Mn+2或Sm+2,其原子分率為0.00K Eu+2《0.02， 0. 0001<Sm+2《0. 005, 0.001< Mn+2《0.015，其化合物為斜方結(jié)晶架構(gòu)，可使藍(lán)-綠-紅 色輻射，且其頻帶強(qiáng)度比為1:0.5:1-1:0.25:0.5。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光 粉，其具有化學(xué)計(jì)量公式(Ba。.5SrL5CaL。MgL。)Si208 :EuSmMn，具有斜方晶格，催化 劑原子分率為0. 001《Eu《0. 01， () 0001《Sm《0. 005 及0. 005《Mn《0. 15,其可使三頻帶輻射可見(jiàn)光譜在藍(lán)-綠-紅色區(qū)域的頻帶強(qiáng)度比為1:2:2 -1:2:4。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光 粉，其中當(dāng)ci4時(shí)，其具有化學(xué)計(jì)量公式 (Bai.。Sr。.3。Ca。.3。Mg。.4)Si04，激活劑為Eu+2， Mn+2或Sm+2， 其原子分率為0. 001<Eu《0. 02， 0. 0001<Sm《0. 005,0.001<Mn《0.015，其化合物為斜方結(jié)晶架構(gòu)，可使藍(lán)-綠-紅色輻射，且其頻帶強(qiáng)度比為1:0.5:1-1:0.25:0.5。
7. 如權(quán)利要求1所述的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光 粉，其中當(dāng)d二2時(shí)，該三頻帶熒光粉具有化學(xué)計(jì)量公式 Bao.25MgiSn."Ca^i208,催化劑為Eu+2， Mn+2或Sm+2，三頻 帶輻射位于光譜藍(lán)色，綠色和紅色區(qū)域，被近紫外線光 激發(fā)時(shí)頻帶強(qiáng)度比為2:2:3。
8. 如權(quán)利要求1所述的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光 粉，其中該熒光粉為超細(xì)散粉末，平均粉末尺寸為 0.4《d。p《0.8 um, 其比面變化范圍為 46 103<S《80 103 cm2。
9. 如權(quán)利要求8所述的用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光 粉，其中該超細(xì)散粉末覆蓋著不透光的孔隙，該孔隙半 徑為12《t《20A ,全部粉末表面之間和孔隙表面的比 例關(guān)系為10:1-10:2。
全文摘要
本發(fā)明系關(guān)于一種用于多層農(nóng)膜的三頻帶熒光粉，該三頻帶藍(lán)-綠-紅光熒光粉可轉(zhuǎn)換光合活性輻射中的近紫外線光。本發(fā)明的三頻帶熒光粉的基質(zhì)為II A族元素的正硅酸鹽，總化學(xué)計(jì)量公式為(∑Me⁺²O)_2α(SiO₂)_α，其中α＝1，2或3，∑Me⁺²為Ba⁺²、Sr⁺²、Ca⁺²及Mg⁺²，熒光粉為立方結(jié)晶結(jié)構(gòu)，催化劑為Eu⁺²、Sm⁺²及Mn⁺²，三頻帶輻射最大值區(qū)域?yàn)棣?lt;sub>1</sub>＝440-460nm，λ₂＝515-535nm，λ₃＝626-640nm。每種光譜強(qiáng)度最大值和半波寬最大值取決于催化劑濃度以及熒光粉合成工藝。上述三頻帶熒光粉通過(guò)固相合成法制備，并以超細(xì)散粉末形態(tài)而存在，其平均尺寸為d≤0.8μm。在封閉土壤裝置中當(dāng)使用本發(fā)明所提出的農(nóng)膜時(shí)，可使蔬菜作物產(chǎn)量大幅增長(zhǎng)。
文檔編號(hào)B32B27/18GK101260300SQ20081008900
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者索辛納姆, 羅維鴻, 蔡綺睿 申請(qǐng)人:羅維鴻