一种可促进藻类植物快速增长的荧光粉组合及其应用的制作方法

本发明属于藻类植物生长调节技术领域，涉及一种可促进藻类植物快速增长的荧光粉组合，本发明同时还涉及该荧光粉组合的应用方法。

背景技术：

藻类植物大多生活在水中，结构简单，无根、茎、叶的分化，细胞内含叶绿体，如小球藻为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类；衣藻是单细胞的藻类植物，细胞内有一个杯状的叶绿体；水绵是多细胞藻类植物，体内有带状的叶绿体；海带、石花菜的体内都是纺锤状的叶绿体。而蓝藻等一些原核藻类，其细胞体内没有形成双层膜包被的结构，携带叶绿素的结构称为载色体。叶绿素是与光合作用有关的最重要的色素，藻类植物可通过光合作用吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放出氧气，提供自身生长所需的营养物质和能量。

藻类植物中含有的叶绿素有多种，例如叶绿素a、b、c和d，其最大吸收光带在蓝紫光和红光之间。新研究发现，蓝藻在有可见光的情况下，会正常利用“叶绿素a”进行光合作用，但如果处在阴暗环境中，缺少可见光时，就会转为利用“叶绿素f”，使用近红外光进行光合作用，因此，蓝藻可分别在叶绿素a和叶绿素f的作用下开启双重光合作用。但藻类植物若只在太阳光、自然光以及日光灯照射下进行光合作用，仍然存在生长缓慢的问题。

荧光粉具有热稳定性好、安全环保的特点，适用于各种白光，可调节出不同的红色，蓝色，黄色等等的色彩，通常分为光致储能荧光粉和带有放射性的荧光粉两类。光致储能荧光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，再缓慢地以荧光的方式释放出来，所以在夜间或者黑暗处，仍能看到发光，持续时间长达几小时至十几小时，因此，发射波长处于蓝紫光和红光之间的光致储能荧光粉可以用来制作彩色led用于藻类植物的光合作用，以促进藻类植物快速增长。

技术实现要素：

本发明的目的是基于以上所述，提供一种用于藻类植物快速增长的荧光粉组合。

本发明的另一目的是提供上述荧光粉组合在促进藻类植物快速增长中的应用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可促进藻类植物快速增长的荧光粉组合，该荧光粉组合采用420-480nm的蓝光激发，包含一种分子式为（y1-xcex）3al5o12的黄色荧光粉y，其中0.02≤x≤0.035；一种分子式为ca1-ysryalsin3：0.015eu²⁺的红色荧光粉r1，其中0.4≤y≤0.6；以及一种分子式为(al1-cgac)2o3：zcr³⁺红宝石荧光粉r2，其中0≤c≤1，0.008≤z≤0.012；各荧光粉之间的比例为r1:r2:y=1:a:（a+b），其中0.1≤a≤0.35，0.01≤b≤0.02；

所述红宝石荧光粉r2的制备方法为：按照(al1-cgac)2o3：zcr³⁺荧光粉的分子式，以化学计量比分别称取氧化铝、氧化镓和氧化铬，置于超级混料机，加入前述氧化物总重5%的bacl2作为助熔剂混合5-10min，然后将混合物料倒入刚玉坩埚，置于马弗炉中，按照5℃/min的升温速率升温至1500-1580℃后保温5小时，冷却后取出，用纯水清洗至电导率小于10μs/cm，脱水后烘干后过筛，即得红宝石荧光粉r2。

作为本发明技术方案的优选，上述荧光粉组合的发射光谱为主峰波长分别为645-660nm和680-693nm的组合光谱。

上述荧光粉组合的应用方法为：将所述荧光粉组合与蓝光led制作成灯珠照射藻类植物。

进一步地，可以将上述灯珠用于制备补光灯照射藻类植物。

与现有荧光粉组合相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明通过将（y1-xcex）3al5o12荧光粉、ca1-ysryalsin3：0.015eu²⁺荧光粉和(al1-cgac)2o3：zcr³⁺荧光粉以一定比例混合，混合粉末被420-480nm的蓝光激发后，荧光粉ca1-ysryalsin3：0.015eu²⁺发射出主峰波长为645-660nm的红光，荧光粉（y1-xcex）3al5o12发出的绿光恰好被荧光粉(al1-cgac)2o3：zcr³⁺吸收，发射出了680-693nm的深红光，最终使该荧光粉组合发射出了主峰波长分别为645-660nm和680-693nm的组合光谱，从而产生很强的深红色发射，实现了转光作用。

（2）本发明的荧光粉组合将单一荧光粉（y1-xcex）3al5o12、ca1-ysryalsin3：0.015eu²⁺和(al1-cgac)2o3：zcr³⁺中不能被叶绿素吸收的绿光转化为对植物光合作用及光周期效应有显著影响的深红光，将该荧光粉组合制成灯珠或补光灯后照射藻类植物，可显著提升藻类植物的光能利用率，促进藻类植物的生长。

（3）本发明的荧光粉组合也可通过太阳光激发，可直接利用并转化太阳光。

（4）由于蓝藻可分别在叶绿素a和叶绿素f的作用下开启双重光合作用，因此，本发明所述荧光粉组合对蓝藻的促生长作用优于以小球藻为代表的其他藻类。

附图说明

图1为实施例1中不同x值的黄色荧光粉y在450nm蓝光激发下的发射光谱图；

图2为实施例2中不同y值的红色荧光粉r1在450nm蓝光激发下的发射光谱图；

图3为实施例3中红宝石荧光粉r2的激发和发射光谱图；

图4为实施例3中cr³⁺浓度为1%时，不同c值系列红宝石荧光粉r2的xrd图；

图5为实施例3中cr³⁺浓度对红宝石荧光粉r2发射光强度的影响图；

图6为实施例3中ga³⁺浓度变化对红宝石荧光粉r2发射峰位的影响图；

图7为实施例3中制备的红宝石荧光粉r2的sem图谱；

图8为实施例4-9的荧光粉组合获得的led灯珠及补光灯的光谱图；

图9为实施例10、5、11荧光粉组合获得的led灯珠及补光灯的光谱图；

图10为实施例5、对比例1荧光粉组合获得的led灯珠及补光灯的光谱图；

图11为对比例2荧光粉组合获得的led灯珠及补光灯的光谱图；

图12为实施例5、对比例1的灯珠照射小球藻培养实验od值变化图；

图13为实施例5、对比例2的补光灯照射蓝藻培养实验od值变化图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

按照（y1-xcex）3al5o12荧光粉的分子式，参照表1称量各氧化物并加入氧化物总重5%的baf2用玛瑙研钵混合均匀后，装入刚玉坩埚中，置于温度为1580℃、氢气浓度为75%的氨分解气体的还原炉中保温5小时。冷却后取出，获得黄色荧光粉y，该黄色荧光粉y在450nm蓝光激发下的发射光谱图如图1所示。

表1制备黄色荧光粉y时各氧化物的用量（g）

实施例2

按照（ca1-ysry）alsin3:0.015eu²⁺荧光粉的分子式，在手套箱中参照表2称量各氧化物并用玛瑙研钵混合均匀后，装入钼坩埚中，置于1800℃、压力为0.6mpa的氮气气氛碳管炉中保温5小时。冷却后取出，获得红色荧光粉r1，该红色荧光粉r1在450nm蓝光激发下的发射光谱图如图2所示。

表2制备红色荧光粉r1时各氧化物的用量（g）

实施例3

按照(al1-cgac)2o3：zcr³⁺荧光粉的分子式，参照表3以化学计量比分别称取氧化铝、氧化镓和氧化铬，置于超级混料机，加入前述氧化物总重5%的bacl2作为助熔剂混合5-10min，然后将混合物料倒入刚玉坩埚，置于马弗炉中，按照5℃/min的升温速率升温至1500-1580℃后保温5小时，冷却后取出，用纯水清洗至电导率小于10us/cm，脱水后烘干后过筛，即得红宝石荧光粉r2。其激发和发射光谱图如图3所示，cr³⁺浓度为1%时，不同c值系列红宝石荧光粉r2的xrd图如图4所示，图中结果表明，实施例3中方法成功制备了红宝石荧光粉r2。当红宝石荧光粉r2的表达式为al2o3：zcr³⁺时，cr³⁺浓度对r2发射光强度的影响如图5所示，图中结果表明，当cr³⁺浓度为1%时，荧光粉光强度最高。当cr³⁺浓度为1%时，ga³⁺浓度变化对红宝石荧光粉r2发射峰位的影响如图6所示，表明随着ga³⁺浓度变化，r2发射峰位会发生蓝移。制备的红宝石荧光粉r2的sem图谱如图7所示。

表3制备红宝石荧光粉r2时各氧化物的用量（g）

实施例4

称取比例为r13:r23:y1=1:0.1:0.11的混合荧光粉共0.8g加入10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为450nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠s-4。

实施例5

称取比例为r13:r23:y2=1:0.2:0.215的混合荧光粉共0.8g加入到10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为450nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠s-5。

实施例6

称取比例为r14:r25:y3=1:0.25:0.265的混合荧光粉共0.8g加入到10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为450nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠s-6。

实施例7

称取比例为r12:r27:y4=1:0.27:0.29的混合荧光粉共0.8g加入到10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为450nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠s-7。

实施例8

称取比例为r11:r26:y4=1:0.3:0.32的混合荧光粉共0.8g加入到10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为450nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠s-8。

实施例9

称取比例为r13:r23:y5=1:0.35:0.37的混合荧光粉共0.8g加入到10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为450nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠s-9。

实施例10

称取比例为r12:r27:y3=1:0.2:0.215的混合荧光粉共0.8g加入到10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为420nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠s-10。

实施例11

称取比例为r13:r23:y1=1:0.2:0.215的混合荧光粉共0.8g加入到10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为480nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠s-11。

对比例1

称取比例为r13:y1=1:0.215的混合荧光粉共0.8g加入到10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为450nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠d-1。

对比例2

称取比例为r26:y1=0.2:0.215的混合荧光粉共0.8g加入到10g的ab胶中，在真空脱泡机中混合均匀，然后点在发射波长为450nm的led芯片上，获得组合荧光粉的发光灯珠d-2。

其中，实施例4-11以及对比例1-2中灯珠可参照专利（201921692541.x）替代所述灯片制成补光灯。

实施例4-11的荧光粉组合获得的led灯珠及补光灯的光谱图分别如图8、图9所示。

从图8-9中可以看出，混合粉末被450nm的蓝光激发后，荧光粉ca1-ysryalsin3：0.015eu²⁺发射出主峰波长为645-660nm的红光，荧光粉（y1-xcex）3al5o12发出的绿光恰好被荧光粉(al1-cgac)2o3：zcr³⁺吸收，发射出了680-693nm的深红光，最终使该荧光粉组合发射出了主峰波长分别为645-660nm和680-693nm的组合光谱。

实施例5、对比例1荧光粉组合获得的led灯珠及补光灯的光谱图如图10所示，对比例2荧光粉组合获得的led灯珠及补光灯的光谱图如图11所示。图10-11中结果进一步印证了荧光粉（y1-xcex）3al5o12发出的主峰波长为555nm的绿光被荧光粉(al1-cgac)2o3：zcr³⁺吸收的事实。

对比例3

将实施例5的灯珠和对比例1的灯珠d-1同时点亮做培养小球藻试验，每天照射12小时，并且与太阳光的普通生长做对比试验编号为k。每天早上10点测试小球藻液的od值，连续测试7天（当od值达到2.5以上就要采收），结果见图12。

对比例4

将实施例5的补光灯ls-5、对比例1的补光灯ld-1以及对比例2的补光灯ld-2同时点亮做培养蓝藻试验，每天照射12小时，并且与太阳光的普通生长做对比试验编号为k1。每天早上10点测试蓝藻液的od值，连续测试7小时/天，结果见图13。

从图12-13中可以看出，采用本发明荧光粉组合制成的灯珠和补光灯具有良好的促藻类植物生长的作用，而由于蓝藻可分别在叶绿素a和叶绿素f的作用下开启双重光合作用，因此，本发明所述荧光粉组合对蓝藻的促生长作用优于以小球藻为代表的其他藻类。