氮化物红光转光剂及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种氮化物红光转光剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 转光剂是将太阳光中的对植物光合作用无用的紫外线、紫光和绿光转换为能促进 植物生长的红光和蓝光。有关蓝色转光剂的研究报道较少，对于红色转光剂的研究，主要以 稀土有机配合物为主，有些文献提出了红色转光剂对植物的生长具有促进作用。
[0003] 然而，目前市场上的能用来制备转光母粒和转光膜的转光剂还存在很多的问题： (1)匹配性差。尤其是有机配合物转光剂，其发射主峰一般在610nm左右，与植物的吸收光谱 范围620~680nm有较大的差距。（2)制备成本高，因此导致价格昂贵，市场难以接受，是目前 阻碍转光剂应用的最大障碍。（3)稳定性差。无论是无机转光剂还是有机配合物转光剂，长 时间在紫外线的照射下，都会发生明显的衰减，有机配合物还可能发生分解。（4)荧光寿命 短。多数专利和相关文献均未报道其荧光寿命，个别报道的荧光半衰期也只有半年左右，由 于农膜的更新时间为9~12个月，所以不能与塑料薄膜的使用寿命同步。
【发明内容】
[0004] 本发明的第一个目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种氮化物红光转光 剂。
[0005] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
[0006] 氮化物红光转光剂，其特征在于，其组成通式为:Ai-X-yBCN3: REX，Tny;
[0007] 其中，0<x〈l，0<y〈l;x+y〈l
[0008] A为碱土金属中的一种或几种;或者，A为Zn;或者，A除了包括碱土金属中的一种或 几种之外，还包括Zn;
[0009] B为Si、Ge中的一种或两种；
[0010] C为Al、Ga中的一种或两种；
[0011] RE为稀土金属中的一种或几种；或者，RE为Bi ;或者，RE除了包括稀土金属中的一 种或几种之外，还包括Bi;
[0012] Τη为卤族元素中的一种或几种;或者，Τη为碱金属中的一种或几种;或者Τη除了包 括卤族元素中的一种或几种之外，还包括碱金属中的一种或几种。
[0013] 优选地是，Α为0&々也為中的一种或几种；或者4为211;或者4除了包括0&々、 Ba、Mg中的一种或几种之外，还包括Zn。
[0014] 优选地是，RE为3111丄6、113411、？匕1^、〇7中的一种或几种；或者，1^为扮；或者，1?除 了包括3111丄6、113 411、？广1^、〇7中的一种或几种之外，还包括扮。
[0015] 优选地是，Τη为F、C1中的一种或两种，或者Τη为Li、Na、K中的一种或几种，或者Τη 既包括F、Cl中的一种或两种，还包括Li、Na、K中的一种或几种。
[0016]优选地是，所述氮化物红光转光剂发射波长范围为600-780nm。
[0017] 优选地是，所述氮化物红光转光剂吸收波长范围为260-620nm。
[0018] 本发明的另一个目的是提供一种上述氮化物红光转光剂的制备方法，其特征在 于，按照其分子式配比，称取所述氮化物红光转光剂中的元素的氮化物、所述氮化物红光转 光剂中的稀土元素的氧化物或补偿剂化合物充分混合，然后转入氮化硼坩埚或氮化钼坩埚 中加热，再转移至石墨炉中，在高纯氮气（即纯度不低于99.999%，且02的纯度不高于 0.001%的氮气）环境下1700-18501反应4-8小时，冷却后进行选粉、破碎、过筛分级，即得 到产物;其中，所述补偿剂化合物包括Τη中的一种或几种元素。
[0019]优选地是，所述氮化物红光转光剂中的元素的氮化物包括Ca3N2、Sr3N 2、Ba3N2、 Mg3N2、Zn3N2、Si3N4、Ge3N4、AlN、GaN。
[0020] 优选地是，所述氮化物红光转光剂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] 优选地是，所述补偿剂化合物包括 Na2C03、NaCl、Li2C03、KCl、K 2C03、KF、NaF、NH4Cl、 NH4F、Bi2〇3〇
[0022] 本发明的另一个目的是提供一种氮化物红光转光膜，其特征在于，包括上述氮化 物红光转光剂、薄膜基体和第三助剂；所述氮化物红光转光剂重量为红光转光膜重量的 0.1-2.0% ;所述第三助剂重量为红光转光膜重量的0.1 %-5.0% ;其余为薄膜基体。
[0023]优选地是，所述第三助剂为第二光稳定剂和第二抗氧剂中的一种或两种。
[0024] 优选地是，所述第二光稳定剂选自水杨酸苯酯、水杨酸对叔丁基苯酯、间苯二酚但 苯甲酸酯、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、双酚A双水杨酸酯、2-羟基-4-甲氧基-二苯甲酮 _5_磺酸、（2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)亚胺、丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四 甲基-1-哌啶醇的聚合物、癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯中的一种或几种的混合物。
[0025] 优选地是，所述第二抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂 2246、抗氧剂300、抗氧剂330、抗氧剂3114、抗氧剂245、2,6_二叔丁基对甲酚、2，4,6_三叔丁 基苯酚中的一种或几种。
[0026]优选地是，所述薄膜基体为低密度聚乙烯、线性聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚 乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯中的一种或几种。
[0027] 本发明的另一个目的是提供一种上述氮化物红光转光薄膜制备方法，其特征在 于，按重量比取上述氮化物红光转光剂，与所述薄膜基体和所述第三助剂混合均匀后用吹 膜机吹膜而成。
[0028] 本发明的有益效果是:与现有技术相比，氮化物红光转光剂的合成温度比较低，操 作简单，样品比较松散，大大的降低了成本;与植物光合作用光谱匹配性，可以通过改变基 质配比来调控发射主峰的位置与之相匹配。本发明中的氮化物红光转光剂，可以吸收对植 物有害的波长为260-620nm的光，并发射出植物光合作用所需的600-780nm波长的波。
[0029] 本发明提供的氮化物红光转光剂，纯度好，发光效率高，且由于掺杂比例小，增加 的终端成本低，适合作为农用转光材料和植物灯用材料。
[0030] 本发明提供的氮化物红光转光母粒的制备方法，能够使氮化物红光转光剂在有机 物载体中分散好，避免了红光转光剂在塑料薄膜中出现分布不均匀现象。
[0031] 将氮化物红光转光剂掺入薄膜尤其是农业薄膜中，使得薄膜具有转光的效果，方 便转光剂的应用。本发明中的氮化物红光转光膜与植物光合作用光谱匹配性好。使用氮化 物红光转光膜同时施加二氧化碳的种植方法，对植物增产增质起到非常大的作用，无病害、 无虫害、无化学农药、品质好、提高产量等，效果明显，具有非常高的经济价值，有大规模的 推广前景。
【附图说明】
[0032]图1为实施例1制备的氮化物红光转光剂的吸收光谱图和激发光谱图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明进行详细的描述：
[0034] 实施例1
[0035] (1)氮化物红光转光剂的合成：按化学计量比分别称取Ca3N2，Sr 3N2，ZnO，A1N， Si3N4，EU2〇3充分混合后，转入氮化硼坩埚中加热，然后转移至石墨炉中，在高纯氮气环境下 1700°C反应4小时，冷却后进行选粉、破碎、过筛分级，即得到样品A1，样品A1呈红色。
[0036] 样品A1 组成通式为：（Cao.95()S;r().()4Zn().()i())().988AlSiN3 :Eu〇.oi2
[0037] 吸收光谱和激发光谱见图1。图1表明红光转光剂(A1)能有效吸收植物光合作用所 不吸收或吸收较弱的紫外光和黄绿光，而发射出植物光合作用所需的波长为600nm-780nm 的红光，其光谱与光合作用光谱非常吻合。
[0038] (2)氮化物红光转光薄膜的生产
[0039]取低密度聚乙烯10kg，线性低密度聚乙烯30kg，本实施例所制备的红光转光剂 0.4kg，混合均匀后用吹膜机吹膜而成。薄膜厚度为80微米；吹膜机熔融温度175°C，模头温 度约165°C。
[0040] 实施例2
[00411 (1)氮化物红光转光剂的合成：按化学计量比分别称取Ca3N2，Sr 3N2，Ba⑶3，MgO， 八1151必4 311203，册14(：1充分混合后，转入氮化钼坩埚中加热，然后转移至石墨炉中，在高纯 氮气环境下1850°C反应4小时，冷却后进行选粉、破碎、过筛分级，即得到样品，样品呈橙红 色，样品组成通式为：（Cao.8Q0Sr().(KoBao. looMgo._)0.98qA1 SiN3: Euo.018，C1 0.002
[0042]实验证明，样品激发光谱图与A1相同，能有效吸收植物光合作用所不吸收或吸收 较弱的紫外光和黄绿光，而发射出植物光合作用所需的波长为600nm-780nm的红光，其光谱 与光合作用光谱非常吻合。
[0043] (2)氮化物红光转光薄膜的生产
[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） 亚胺1.0kg和丁二酸与4-羟基_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]亚磷酸酯2.5kg，本实施例所制备的红光转光剂0.5kg，混合均勾后用吹膜机吹膜而 成。薄膜厚度为80微米;吹膜机熔融温度175°C，模头温度约165°C。
[0045] 实施例3
[0046] (1)氮化物红光转光剂的合成：按化学计量比分别称取Ca3N2，ZnO，A1N，Si 3N4， Eu2〇3，KC1充分混合后，转入氮化钼坩埚中