專利名稱：稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)光材料制備工藝，尤其涉及一種稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝。
背景技術(shù)：
稀土包膜轉(zhuǎn)光材料主要是用于制備轉(zhuǎn)光農(nóng)用薄膜。農(nóng)用薄膜廣泛用于蔬菜、瓜果、棉花、花生、水稻育秧等農(nóng)作物的大棚覆蓋、地膜覆蓋，具有透光保溫保濕、防寒抗災(zāi)，促進(jìn)農(nóng)作物生長，使農(nóng)作物的播種期和收獲期提前，達(dá)到提高品質(zhì)和增加產(chǎn)量的目的，同時(shí)可確保一年四季都有新鮮的蔬菜、瓜果等農(nóng)作物上市。不僅改善城鄉(xiāng)人民的生活，還能發(fā)揮更好的經(jīng)濟(jì)效益。目前農(nóng)作物的光能利用效率很低，主要農(nóng)作物的光能利用效率僅為1～1.5％，提高農(nóng)作物光能利用效率，對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)具有重要意義。光生態(tài)學(xué)研究表明，植物的光合作用主要靠葉綠素來完成，葉綠素吸收光譜存在兩個(gè)吸收峰區(qū)一是藍(lán)紫光(400-480nm)；另一個(gè)是紅橙光(600-680nm)。而紫外光(290-380nm)和綠黃光(510-580nm)則是不利于植物生長的光波。
早在六十年代，日本就開始著手研究農(nóng)用薄膜轉(zhuǎn)光材料。一九七六年就曾在“關(guān)于溫室農(nóng)業(yè)中光利用技術(shù)的綜合研究”報(bào)告中報(bào)道過含藍(lán)熒光、紅熒光物質(zhì)的聚氯乙烯薄膜，因其耐光性不好，未進(jìn)行栽培試驗(yàn)就中斷。爾后提出將近紫外光轉(zhuǎn)換成光合作用有效光色素的熒光增艷劑、閃爍體等，也因其耐光性不充分，未能進(jìn)入實(shí)用階段。進(jìn)入九十年代，才正式推發(fā)紅光的農(nóng)用薄膜R稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝di-稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝ntpink和Irr稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝di稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝nt 660，栽培試驗(yàn)表明這種波長轉(zhuǎn)換作用效果也不理想，只有在特點(diǎn)的條件下才有效。日本特開昭54-127945專利提出用羅丹明6G為熒光轉(zhuǎn)光材料。前蘇聯(lián)學(xué)者在荷蘭專利No.18794中報(bào)道，應(yīng)用多種稀土螯合物作為添加劑制作溫室覆蓋用的高分子材料，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面取得較好的效果。
我國九十年代開始農(nóng)用薄膜轉(zhuǎn)光材料的研究，九四年從俄羅斯引進(jìn)的轉(zhuǎn)光技術(shù)開發(fā)了“瑞來得”(Red-light)轉(zhuǎn)光母料，亦因效果不突出、成本較高而未得到推廣。近幾年來我國農(nóng)用薄膜熒光轉(zhuǎn)光劑的研究和應(yīng)用十分活躍，李連文等在TT稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝30％和TOPO的混合液中加入稀土溶液制得的配合物在365nm光波激發(fā)下發(fā)出紅光。但用其制得的農(nóng)膜在長時(shí)間紫外光照射下，存在發(fā)光強(qiáng)度低，熒光衰減快，色體變暗等缺陷；在專利CN1072945稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝中介紹一種農(nóng)用波長轉(zhuǎn)換材料，通過兩種熒光色素之間的能量傳遞，來完成將紫外光轉(zhuǎn)換成藍(lán)光或?qū)ⅫS綠色轉(zhuǎn)換成紅橙光；在專利CN1066857稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝中則發(fā)明的高光效農(nóng)用薄膜中添加的轉(zhuǎn)光劑是有少量有機(jī)或無機(jī)顏料與熒光顏料等配合而成。
近幾年我國研究的農(nóng)用轉(zhuǎn)光材料其特點(diǎn)可歸納為稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝.轉(zhuǎn)光材料大多數(shù)為有機(jī)熒光顏料及金屬有機(jī)配合物，雖有轉(zhuǎn)光行為，但光穩(wěn)定性差，轉(zhuǎn)光衰減快，透光率低；B.可轉(zhuǎn)光源均為紫外光；C.轉(zhuǎn)光劑的成本高，給轉(zhuǎn)光農(nóng)用薄膜的推廣應(yīng)用增加難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上述不足，提供一種稀土包膜工藝制備轉(zhuǎn)光材料，它根據(jù)農(nóng)作物光生態(tài)學(xué)研究的基礎(chǔ)，在能夠保留對(duì)農(nóng)作物生長全部有用光能的前提下，在農(nóng)作物生長發(fā)育過程中，將無用或不利于植物光合作用的紫外光和綠黃光轉(zhuǎn)變成有利于農(nóng)作物光合作用所需的藍(lán)紫光和紅橙光，提高農(nóng)作物對(duì)太陽光能的利用率和光合作用的效能，改善溫室大棚的升溫、保濕效果，促進(jìn)農(nóng)作物的生長成熟和增產(chǎn)。
本發(fā)明的稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝為以無機(jī)微粒為母?！?，以稀土凝膠即納米稀土粒子為包膜層——轉(zhuǎn)光層，采用化學(xué)沉積的方法在無機(jī)微粒表面包覆一層納米厚度的轉(zhuǎn)光材料。無機(jī)微粒主要選用具有紅外阻隔功能的含硅的硅酸鹽礦物材料，如石英、高嶺土、滑石、葉蠟石、蒙脫石、硅藻土等；稀土發(fā)光材料主要選擇在太陽光激發(fā)下能夠發(fā)射紅橙光和藍(lán)紫光稀土。研究表明，在太陽光的激發(fā)下，稀土氧化銪能夠發(fā)射紅橙光，氧化釔能夠發(fā)射藍(lán)紫光，因此稀土發(fā)光材料選擇氧化銪或氧化釔。
本發(fā)明制備工藝為以無機(jī)微粒為母?！?，以稀土凝膠即納米稀土粒子為包膜層——轉(zhuǎn)光層，采用化學(xué)沉積的方法在無機(jī)微粒表面包覆一層納米厚度的稀土轉(zhuǎn)光材料。
本發(fā)明所述無機(jī)微粒選用具有紅外阻隔功能的含硅的硅酸鹽礦物材料，稀土發(fā)光材料選擇在太陽光激發(fā)下能夠發(fā)射紅橙光和/或藍(lán)紫光稀土氧化物。所述基核材料選擇石英、高嶺土、滑石、葉蠟石、蒙脫石、硅藻土之一。
本發(fā)明制備工藝為藝，首先將HCl或H2SO4或H2CO3溶解稀土轉(zhuǎn)光材料，制得的稀土離子溶液，加入到用蒸餾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％，同時(shí)滴加凝膠劑使稀土離子溶液產(chǎn)生凝膠體；控制反應(yīng)體系pH值為7～12，在30～100℃，攪拌，反應(yīng)1～4h，使凝膠體包覆到基核材料表面，然后過濾、洗滌、烘干即得。
本發(fā)明所述凝膠劑為氨水或Na2CO3或NaHCO3。所述稀土發(fā)光材料為氧化銪和/或氧化釔。
本發(fā)明探索出一種新穎的制備稀土轉(zhuǎn)光材料的方法，將較昂貴的稀土轉(zhuǎn)光劑包覆在廉價(jià)的無機(jī)微粒表面，不僅減少了稀土轉(zhuǎn)光劑的用量，并可大幅度降低生產(chǎn)成本，另外由于采用無機(jī)微粒具有紅外阻隔性能，可減少棚內(nèi)溫度的散失。因此本發(fā)明的稀土包膜轉(zhuǎn)光材料具有轉(zhuǎn)光和保溫雙重功能。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例2稀土Eu包膜轉(zhuǎn)光材料的熒光光譜圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例3稀土Eu/Y組合包膜轉(zhuǎn)光材料熒光光譜圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1本發(fā)明具體工藝為a 配制稀土離子溶液首先配制濃度為5mol/l的HCl溶液250ml，溶解44gEu2O3制得的1mol濃度的氯化銪稀土離子溶液；b.載體材料選擇載體材料是具有紅外阻隔功能的含硅的硅酸鹽礦物材料，如石英、高嶺土、滑石、葉蠟石、蒙脫石、硅藻土之一，SiO260-99％、白度65-90％，比重2.50～2.70g/cm3；平均粒徑D50＝1-5μm；稀土加入量占基核材料的5～10％。
c.配方按條件稱取載體材料20g，加去離子水100-250ml，加入稀土離子溶液3-18ml，氨水0.6-3.6ml；d.反應(yīng)條件控制反應(yīng)體系pH值為7～12，反應(yīng)溫度為30～100℃，反應(yīng)時(shí)間1～4h進(jìn)行反應(yīng)；e.后處理反應(yīng)物過濾并洗滌至濾液pH值為6.5～7，洗滌后的反應(yīng)物于100℃±5℃的溫度條件下烘干，洗滌后pH值6.5～7即得到本發(fā)明的稀土轉(zhuǎn)光材料。
實(shí)施例2首先配制濃度為5mol/l的HCl溶液250ml，溶解44gEu2O3制得的1mol濃度的氯化銪稀土離子溶液；基核材料是具有紅外阻隔功能的粉狀石英，SiO2≥99.3％、白度≥65％，比重2.55～2.65g/cm3；平均粒徑D50＝4.2μm，粒度細(xì)且分布均勻，85％的顆粒小于10μm；稱取該石英粉20g加蒸餾水至150ml配成濃度為13.3％的混合溶液，加入1mol濃度的氯化銪稀土離子溶液12ml，同時(shí)滴加氨水2.4ml；控制體系pH值為9，在50℃的溫度下反應(yīng)2h，然后洗滌至洗滌液的pH值為6.5止，脫水，在100℃的溫度下干燥，即得到本發(fā)明的稀土轉(zhuǎn)光材料。
實(shí)施例3首先配制濃度為5mol/l的HCl溶液500ml，各取250ml分別溶解44gEu2O3和28.25gY2O3，制得濃度為1mol/l的氯化稀土離子溶液；基核材料是具有紅外阻隔功能的粉狀石英，SiO2≥99.3％、白度≥65％，比重2.55～2.65g/cm3；平均粒徑D50＝4.2μm，粒度細(xì)且分布均勻，85％的顆粒小于10μm；稱取該石英粉20g加蒸餾水至150ml配成濃度為13.3％的混合溶液，加入濃度為1mol/l的氯化銪稀土離子溶液6ml，濃度為1mol/l的氯化釔稀土離子溶液6ml，同時(shí)滴加氨水2.4ml；控制體系pH值為9，在50℃的溫度下反應(yīng)2h，然后洗滌至洗滌液的pH值為6.5止，脫水，在100℃的溫度下干燥，即得到本發(fā)明的稀土轉(zhuǎn)光材料。
實(shí)施例4基核材料為滑石首先配制濃度為5mol/l的HCl溶液500ml，各取250ml分別溶解44gEu2O3和28.25gY2O3，制得濃度為1mol/l的氯化稀土離子溶液；基核材料是滑石，SiO2≥60％、白度≥85％，比重2.7～2.8g/cm3，平均粒徑3μm，稱取該滑石粉20g加蒸餾水至150ml配成濃度為13.3％的混合溶液，加入濃度為1mol/l的氯化銪稀土離子溶液6ml，濃度為1mol/l的氯化釔稀土離子溶液6ml，同時(shí)滴加氨水2.4ml；控制體系pH值為9，在50℃的溫度下反應(yīng)2h，然后洗滌至洗滌液的pH值為6.5止，脫水，在100℃的溫度下干燥，即得到本發(fā)明的稀土轉(zhuǎn)光材料。
實(shí)施例5基核材料為硅藻土首先配制濃度為5mol/l的H2SO4溶液500ml，各取250ml分別溶解44gEu2O3和28.25gY2O3，制得濃度為1mol/l的氯化稀土離子溶液；基核材料是硅藻土，SiO2≥75％、白色，稱取該硅藻土20g加蒸餾水至150ml配成濃度為13.3％的混合溶液，加入濃度為1mol/l的氯化銪稀土離子溶液6ml，濃度為1mol/l的氯化釔稀土離子溶液6ml，同時(shí)滴加NaHCO32.4ml；控制體系pH值為9，在50℃的溫度下反應(yīng)2h，然后洗滌至洗滌液的pH值為6.5止，脫水，在100℃的溫度下干燥，即得到本發(fā)明的稀土轉(zhuǎn)光材料。
實(shí)施例6基核材料為葉蠟石首先配制濃度為5mol/l的H2CO3溶液500ml，各取250ml分別溶解44gEu2O3和28.25gY2O3，制得濃度為1mol/l的氯化稀土離子溶液；基核材料為葉蠟石，SiO274～80％、白度≥85％，比重2.8～2.9g/cm3，平均粒徑＜5μm，稱取該葉蠟石粉20g加蒸餾水至150ml配成濃度為13.3％的混合溶液，加入濃度為1mol/l的氯化銪稀土離子溶液6ml，濃度為1mol/l的氯化釔稀土離子溶液6ml，同時(shí)滴加Na2CO32.4ml；控制體系pH值為9，在50℃的溫度下反應(yīng)2h，然后洗滌至洗滌液的pH值為6.5止，脫水，在100℃的溫度下干燥，即得到本發(fā)明的稀土轉(zhuǎn)光材料。
采用日本產(chǎn)850-熒光分光光度計(jì)對(duì)稀土包膜轉(zhuǎn)光材料進(jìn)行分析，樣品的激發(fā)光譜位于250～400nm的光區(qū)內(nèi)有一系列激發(fā)峰。如圖1、2所示，稀土包膜轉(zhuǎn)光材料在400～500nm的籃紫光區(qū)出現(xiàn)了一組較寬的發(fā)射峰；在580～700nm的紅橙光區(qū)出現(xiàn)了Eu2O3的四組特征發(fā)射峰。
權(quán)利要求
1.一種稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝，其特征在于以無機(jī)微粒為母?！?，以稀土凝膠即納米稀土粒子為包膜層——轉(zhuǎn)光層，采用化學(xué)沉積的方法在無機(jī)微粒表面包覆一層納米厚度的稀土轉(zhuǎn)光材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝，其特征在于無機(jī)微粒選用具有紅外阻隔功能的含硅的硅酸鹽礦物材料，稀土發(fā)光材料選擇在太陽光激發(fā)下能夠發(fā)射紅橙光和/或藍(lán)紫光稀土氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝，其特征在于基核材料選擇石英、高嶺土、滑石、葉蠟石、蒙脫石、硅藻土之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝，其特征在于稀土發(fā)光材料為氧化銪和/或氧化釔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝，其特征在于首先將HCl或H2SO4或H2CO3溶解稀土轉(zhuǎn)光材料，制得的稀土離子溶液，加入到用蒸餾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％，同時(shí)滴加凝膠劑使稀土離子溶液產(chǎn)生凝膠體；控制反應(yīng)體系pH值為7～12，在30～100℃，攪拌，反應(yīng)1～4h，使凝膠體包覆到基核材料表面，然后過濾、洗滌、烘干即得。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝，其特征在于凝膠劑為氨水或Na2CO3或NaHCO3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝，其特征在于稀土發(fā)光材料為氧化銪和/或氧化釔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀土包膜轉(zhuǎn)光材料制備工藝，以無機(jī)微粒為基核，以稀土凝膠即納米稀土粒子為包膜層，采用化學(xué)沉積的方法在無機(jī)微粒表面包覆一層納米厚度的稀土轉(zhuǎn)光材料。無機(jī)微粒選用具有紅外阻隔功能的含硅的硅酸鹽礦物材料，稀土發(fā)光材料選擇在太陽光激發(fā)下能夠發(fā)射紅橙光和/或藍(lán)紫光稀土氧化物。基核材料選擇石英、高嶺土、滑石、葉蠟石、蒙脫石、硅藻土之一。本發(fā)明探索出一種新穎的制備稀土轉(zhuǎn)光材料的方法，將較昂貴的稀土轉(zhuǎn)光劑包覆在廉價(jià)的無機(jī)微粒表面，不僅減少了稀土轉(zhuǎn)光劑的用量，并可大幅度降低生產(chǎn)成本，另外由于采用無機(jī)微粒具有紅外阻隔性能，可減少棚內(nèi)溫度的散失。本發(fā)明的稀土包膜轉(zhuǎn)光材料具有轉(zhuǎn)光和保溫雙重功能。
文檔編號(hào)C09C3/06GK1648172SQ200410061500
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者余志偉, 漆小鵬 申請(qǐng)人:東華理工學(xué)院