氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 轉(zhuǎn)光劑是將太陽光中的對(duì)植物光合作用無用的紫外線、紫光和綠光轉(zhuǎn)換為能促進(jìn) 植物生長(zhǎng)的紅光和藍(lán)光。有關(guān)藍(lán)色轉(zhuǎn)光劑的研究報(bào)道較少，對(duì)于紅色轉(zhuǎn)光劑的研究，主要以 稀土有機(jī)配合物為主，有些文獻(xiàn)提出了紅色轉(zhuǎn)光劑對(duì)植物的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。
[0003] 然而，目前市場(chǎng)上的能用來制備轉(zhuǎn)光母粒和轉(zhuǎn)光膜的轉(zhuǎn)光劑還存在很多的問題： (1)匹配性差。尤其是有機(jī)配合物轉(zhuǎn)光劑，其發(fā)射主峰一般在610nm左右，與植物的吸收光譜 范圍620~680nm有較大的差距。（2)制備成本高，因此導(dǎo)致價(jià)格昂貴，市場(chǎng)難以接受，是目前 阻礙轉(zhuǎn)光劑應(yīng)用的最大障礙。（3)穩(wěn)定性差。無論是無機(jī)轉(zhuǎn)光劑還是有機(jī)配合物轉(zhuǎn)光劑，長(zhǎng) 時(shí)間在紫外線的照射下，都會(huì)發(fā)生明顯的衰減，有機(jī)配合物還可能發(fā)生分解。（4)熒光壽命 短。多數(shù)專利和相關(guān)文獻(xiàn)均未報(bào)道其熒光壽命，個(gè)別報(bào)道的熒光半衰期也只有半年左右，由 于農(nóng)膜的更新時(shí)間為9~12個(gè)月，所以不能與塑料薄膜的使用壽命同步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種氮化物紅光轉(zhuǎn)光 劑。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] 氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑，其特征在于，其組成通式為:Ai-X-yBCN3: REX，Tny;
[0007] 其中，0<x〈l，0<y〈l;x+y〈l
[0008] A為堿土金屬中的一種或幾種;或者，A為Zn;或者，A除了包括堿土金屬中的一種或 幾種之外，還包括Zn;
[0009] B為Si、Ge中的一種或兩種；
[0010] C為Al、Ga中的一種或兩種；
[0011] RE為稀土金屬中的一種或幾種；或者，RE為Bi ;或者，RE除了包括稀土金屬中的一 種或幾種之外，還包括Bi;
[0012] Τη為鹵族元素中的一種或幾種;或者，Τη為堿金屬中的一種或幾種;或者Τη除了包 括鹵族元素中的一種或幾種之外，還包括堿金屬中的一種或幾種。
[0013] 優(yōu)選地是，Α為0&々也為中的一種或幾種；或者4為211;或者4除了包括0&々、 Ba、Mg中的一種或幾種之外，還包括Zn。
[0014] 優(yōu)選地是，RE為3111丄6、113411、？匕1^、〇7中的一種或幾種；或者，1^為扮；或者，1?除 了包括3111丄6、113 411、？廣1^、〇7中的一種或幾種之外，還包括扮。
[0015] 優(yōu)選地是，Τη為F、C1中的一種或兩種，或者Τη為L(zhǎng)i、Na、K中的一種或幾種，或者Τη 既包括F、Cl中的一種或兩種，還包括Li、Na、K中的一種或幾種。
[0016]優(yōu)選地是，所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑發(fā)射波長(zhǎng)范圍為600-780nm。
[0017] 優(yōu)選地是，所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑吸收波長(zhǎng)范圍為260-620nm。
[0018] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑的制備方法，其特征在 于，按照其分子式配比，稱取所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑中的元素的氮化物、所述氮化物紅光轉(zhuǎn) 光劑中的稀土元素的氧化物或補(bǔ)償劑化合物充分混合，然后轉(zhuǎn)入氮化硼坩堝或氮化鉬坩堝 中加熱，再轉(zhuǎn)移至石墨爐中，在高純氮?dú)猓醇兌炔坏陀?9.999%，且02的純度不高于 0.001%的氮?dú)猓┉h(huán)境下1700-18501反應(yīng)4-8小時(shí)，冷卻后進(jìn)行選粉、破碎、過篩分級(jí)，即得 到產(chǎn)物;其中，所述補(bǔ)償劑化合物包括Τη中的一種或幾種元素。
[0019]優(yōu)選地是，所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑中的元素的氮化物包括Ca3N2、Sr3N 2、Ba3N2、 Mg3N2、Zn3N2、Si3N4、Ge3N4、AlN、GaN。
[0020] 優(yōu)選地是，所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑中的稀土氧化物包括Sm2〇3、Ce〇2、Tb 2〇3、Eu2〇3、 Pr6〇ii、La2〇3、Dy2〇3 〇
[0021] 優(yōu)選地是，所述補(bǔ)償劑化合物包括 Na2C03、NaCl、Li2C03、KCl、K 2C03、KF、NaF、NH4Cl、 NH4F、Bi2〇3〇
[0022] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種氮化物紅光轉(zhuǎn)光膜，其特征在于，包括上述氮化 物紅光轉(zhuǎn)光劑、薄膜基體和第三助劑；所述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑重量為紅光轉(zhuǎn)光膜重量的 0.1-2.0% ;所述第三助劑重量為紅光轉(zhuǎn)光膜重量的0.1 %-5.0% ;其余為薄膜基體。
[0023]優(yōu)選地是，所述第三助劑為第二光穩(wěn)定劑和第二抗氧劑中的一種或兩種。
[0024] 優(yōu)選地是，所述第二光穩(wěn)定劑選自水楊酸苯酯、水楊酸對(duì)叔丁基苯酯、間苯二酚但 苯甲酸酯、2，4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、雙酚A雙水楊酸酯、2-羥基-4-甲氧基-二苯甲酮 _5_磺酸、（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)亞胺、丁二酸與4-羥基-2，2，6，6-四 甲基-1-哌啶醇的聚合物、癸二酸雙-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯中的一種或幾種的混合物。
[0025] 優(yōu)選地是，所述第二抗氧劑選自抗氧劑168、抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑 2246、抗氧劑300、抗氧劑330、抗氧劑3114、抗氧劑245、2,6_二叔丁基對(duì)甲酚、2，4,6_三叔丁 基苯酚中的一種或幾種。
[0026]優(yōu)選地是，所述薄膜基體為低密度聚乙烯、線性聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚 乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯中的一種或幾種。
[0027] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述氮化物紅光轉(zhuǎn)光薄膜制備方法，其特征在 于，按重量比取上述氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑，與所述薄膜基體和所述第三助劑混合均勻后用吹 膜機(jī)吹膜而成。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑的合成溫度比較低，操 作簡(jiǎn)單，樣品比較松散，大大的降低了成本;與植物光合作用光譜匹配性，可以通過改變基 質(zhì)配比來調(diào)控發(fā)射主峰的位置與之相匹配。本發(fā)明中的氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑，可以吸收對(duì)植 物有害的波長(zhǎng)為260-620nm的光，并發(fā)射出植物光合作用所需的600-780nm波長(zhǎng)的波。
[0029] 本發(fā)明提供的氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑，純度好，發(fā)光效率高，且由于摻雜比例小，增加 的終端成本低，適合作為農(nóng)用轉(zhuǎn)光材料和植物燈用材料。
[0030] 本發(fā)明提供的氮化物紅光轉(zhuǎn)光母粒的制備方法，能夠使氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑在有機(jī) 物載體中分散好，避免了紅光轉(zhuǎn)光劑在塑料薄膜中出現(xiàn)分布不均勻現(xiàn)象。
[0031] 將氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑摻入薄膜尤其是農(nóng)業(yè)薄膜中，使得薄膜具有轉(zhuǎn)光的效果，方 便轉(zhuǎn)光劑的應(yīng)用。本發(fā)明中的氮化物紅光轉(zhuǎn)光膜與植物光合作用光譜匹配性好。使用氮化 物紅光轉(zhuǎn)光膜同時(shí)施加二氧化碳的種植方法，對(duì)植物增產(chǎn)增質(zhì)起到非常大的作用，無病害、 無蟲害、無化學(xué)農(nóng)藥、品質(zhì)好、提高產(chǎn)量等，效果明顯，具有非常高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有大規(guī)模的 推廣前景。
【附圖說明】
[0032]圖1為實(shí)施例1制備的氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑的吸收光譜圖和激發(fā)光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述：
[0034] 實(shí)施例1
[0035] (1)氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑的合成：按化學(xué)計(jì)量比分別稱取Ca3N2，Sr 3N2，ZnO，A1N， Si3N4，EU2〇3充分混合后，轉(zhuǎn)入氮化硼坩堝中加熱，然后轉(zhuǎn)移至石墨爐中，在高純氮?dú)猸h(huán)境下 1700°C反應(yīng)4小時(shí)，冷卻后進(jìn)行選粉、破碎、過篩分級(jí)，即得到樣品A1，樣品A1呈紅色。
[0036] 樣品A1 組成通式為：（Cao.95()S;r().()4Zn().()i())().988AlSiN3 :Eu〇.oi2
[0037] 吸收光譜和激發(fā)光譜見圖1。圖1表明紅光轉(zhuǎn)光劑(A1)能有效吸收植物光合作用所 不吸收或吸收較弱的紫外光和黃綠光，而發(fā)射出植物光合作用所需的波長(zhǎng)為600nm-780nm 的紅光，其光譜與光合作用光譜非常吻合。
[0038] (2)氮化物紅光轉(zhuǎn)光薄膜的生產(chǎn)
[0039]取低密度聚乙烯10kg，線性低密度聚乙烯30kg，本實(shí)施例所制備的紅光轉(zhuǎn)光劑 0.4kg，混合均勻后用吹膜機(jī)吹膜而成。薄膜厚度為80微米；吹膜機(jī)熔融溫度175°C，模頭溫 度約165°C。
[0040] 實(shí)施例2
[00411 (1)氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑的合成：按化學(xué)計(jì)量比分別稱取Ca3N2，Sr 3N2，Ba⑶3，MgO， 八1151必4 311203，冊(cè)14(：1充分混合后，轉(zhuǎn)入氮化鉬坩堝中加熱，然后轉(zhuǎn)移至石墨爐中，在高純 氮?dú)猸h(huán)境下1850°C反應(yīng)4小時(shí)，冷卻后進(jìn)行選粉、破碎、過篩分級(jí)，即得到樣品，樣品呈橙紅 色，樣品組成通式為：（Cao.8Q0Sr().(KoBao. looMgo._)0.98qA1 SiN3: Euo.018，C1 0.002
[0042]實(shí)驗(yàn)證明，樣品激發(fā)光譜圖與A1相同，能有效吸收植物光合作用所不吸收或吸收 較弱的紫外光和黃綠光，而發(fā)射出植物光合作用所需的波長(zhǎng)為600nm-780nm的紅光，其光譜 與光合作用光譜非常吻合。
[0043] (2)氮化物紅光轉(zhuǎn)光薄膜的生產(chǎn)
[0044] 取高密度聚乙烯100kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物2.5kg，（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶） 亞胺1.0kg和丁二酸與4-羥基_2,2，6，6_四甲基-1-哌啶醇的聚合物1.0kg，三[2.4-二叔丁 基苯基]亞磷酸酯2.5kg，本實(shí)施例所制備的紅光轉(zhuǎn)光劑0.5kg，混合均勾后用吹膜機(jī)吹膜而 成。薄膜厚度為80微米;吹膜機(jī)熔融溫度175°C，模頭溫度約165°C。
[0045] 實(shí)施例3
[0046] (1)氮化物紅光轉(zhuǎn)光劑的合成：按化學(xué)計(jì)量比分別稱取Ca3N2，ZnO，A1N，Si 3N4， Eu2〇3，KC1充分混合后，轉(zhuǎn)入氮化鉬坩堝中