专利名称：一种光能复合物、其生成系统及产生方法
技术领域：
本发明属于光化学领域，具体地说，是关于一种光能复合物，该光能复合物的生成系统及产生方法。
背景技术：
此前，发明人将发光二极管(LED)放在植物生长的营养液中，向上对植物的根系照光，结果发现LED-白、LED-兰、LED-紫、LED-黄、LED-黄绿以及LED-红外等7种不同波长的光均具有促进番茄、水稻、小麦和西瓜生长的作用；而且，光的这种促进植物生长的作用能随着循环流动的水跑动(中国发明专利/申请号ZL03150726.3、200510024101.3、200510028584.4、200510111317.3)。发明人据此推测，光的照射首先使营养液的成分发生了变化，被植物根系吸收后，进而改善了植物的生长。
发明内容
为了验证上述推测，发明人对营养液系统中的化学成分进行了分析，其中有两种化学成分对光敏感，其一为元素硅(Si)或硅酸根(SiO32-)；其二为乙二铵四乙酸铁(EDTAFe)。前者是半导体微电子原件制造中常用的成分，和光电转换有关系，后者是营养液中唯一的有机成分，也许参与了光的吸收过程。
为此，发明人以硅酸钾(K2SiO3)和EDTAFe组成可能存在于营养液中的反应系统，通过不同的光源对反应系统进行照射，以观察光照对反应系统引起的变化。结果发现，经过数天的光照后反应系统的光吸收量明显增加，提示反应系统中生成了新的光能复合物。
因此，本发明的首要目的就在于提供一种光能复合物的生成系统，该生成系统包括EDTAFe以及Si或SiO32-，并结合光照条件。
本发明的另一个目的在于提供一种光能复合物的生成方法，包括配制含有EDTAFe以及Si或SiO32-的反应混合液，并对反应混合液进行光照。
本发明的又一个目的在于提供一种通过上述方法获得的光能复合物。
根据本发明，EDTAFe由EDTA-Na2和FeSO4溶液配制而成。
根据本发明，光照条件可以由各种光源提供，包括人工光源和自然光源，人工光源例如LED灯，自然光源例如太阳光。
在一个具体实施例中，本发明的光能复合物生成系统由K2SiO3和EDTAFe的混合溶液组成。分别经LED灯和太阳光照射8天后，光吸收量有了显著的增加，O.D.值由0.1增加至0.2。
在另一个具体实施例中，对本发明的光能复合物进行了初步分离，并对其中的有机成分进行了分析，结果显示了三个相互结合的峰，其中峰1和峰2由EDTA-Na2产生，峰3可能是SiO3-2，进一步证明了光能复合物的存在。
本发明的光能复合物生成系统是本发明人首次提出的，在国内外均未见有相关报道，由于该系统能够转换光能，因此具有非常重大的应用前景。
图1显示了在光照一定时间后生成系统的溶液O.D.值的变化过程。
图2显示了光能复合物的生成与温度的关系。
图3显示了不同光源下产生的光能复合物具有相同的光谱吸收特性。
图4显示了作为对照(CK)的黑暗条件下的高效阴离子色谱分析图谱。
图5显示了LED-兰照射后产生的光能复合物的高效阴离子色谱分析图谱。
图6显示了太阳光照射后产生的光能复合物的高效阴离子色谱分析图谱。
具体实施例方式
以下结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
本发明中，“光能复合物”是指一种由硅酸盐和EDTAFe吸收转换光能后生成的复合物或络合物。
实施例1、光能复合物生成系统的配制取1000ml的烧杯，每个烧杯中装入1000ml EDTAFe(EDTA-Na2+FeSO4)和K2SiO3的混合溶液，其中Fe和Si的含量均为100mg，溶液pH值7-8。
取4个各含1000ml混合溶液的烧杯，在其中分别置入LED-兰、LED-紫、LED-红和LED-红外4种LED光板(ZL03150726.3)，另以一个烧杯接受太阳光的照射，同时以置于黑暗条件下没有LED光板的混合溶液作为对照(CK)系统。
实施例2、光能复合物的生成取实施例1配制的设有LED-紫的生成系统(其它LED灯同)与对照(CK)置于同一暗箱中，暗箱的外面上下四周用三层黑布包裹，严防透光。LED光板的电源线通过暗箱壁上的小孔与光源控制箱连接，后者再与插入电源上的定时器连接，校正定时器，使LED灯日夜连续工作数天。
在暗箱中，生成系统与对照(CK)的两只烧杯的上下周围分别用黑纸包裹，严防LED灯影响CK系统。
同时取接受太阳光照射的生成系统与对照(CK)系统，置于玻璃温室内，由日光照射混合液，夜间不补光。CK系统用黑布严密包裹，严防透光。
照光期间，每天定时取少量溶液，在分光光度计上记录测得的O.D.值(O.D.400)，并且将每天的测定值作图，结果如图1所示。每次测定后，将溶液倒回原系统以保持总体积不变。
图中原点(O.D.0.1)是生成系统配制当日的光吸收值，由图1的结果可见，随着光照天数的增加，日光和LED-紫两种光源都引起了光吸收量的增加，在8天的照射过程中O.D.值由0.1增加至0.2，表明生成系统中光能复合物的量在累积增长。
实施例3、光能复合物的生成与液温的关系为了确定光能复合物的生成是否与系统温度的变化有关，特别进行本实施例。考虑到发明人之前的研究已证明在营养液中放置LED灯不会引起液温升高(中国发明专利/申请号ZL03150726.3、200510024101.3、200510028584.4、200510111317.3)，所以本实施例只设在太阳光下观察温度的影响。
接受日光照射的生成系统和对照(CK)系统均置于玻璃房内同一小面积的桌面上，生成系统暴露于太阳光下，CK系统则用二层黑布盖严，防止透光。
照光期间，每天定时取少量溶液，在分光光度计上记录测得的O.D.值(O.D.400)，并且将每天的测定值作图，结果如图2所示。
由于黑布的吸光性能强，因此图2中多数温度测定结果为CK的温度高于接受日光照射的生成系统。图2的结果显示，接受太阳光照射的生成系统在10天的光照过程中O.D.值持续上升，而CK溶液的O.D.值基本没有变化(虽然照管第6天起，CK的O.D.值略有升高，这可能是在取样时不得不去掉黑布，多次瞬间曝光所致)，可见温度对光能复合物的生成没有影响，证明本发明的光能复合物的产生和积累完全是一种光化学反应，该反应只与光有关系，与温度没有关系。
需要说明的是，所以选O.D.400作为光吸收的评定标准，是因为此前在721分光光度计上已做过被照光溶液的光谱扫描，其中O.D.400最高(未出示，参见图3)。
实施例4、光能复合物的初步分离和光谱特性分析取1000ml生成光能复合物以及对照(CK)的反应混合液，减压下蒸干，于80℃干燥箱中干燥24小时，放冷，用纯无水酒精浸提3次，合并浸提液并蒸干，再溶入5ml纯水中得初步分离的光能复合物浓缩样品，用于扫描光能复合物的光谱特性和其它项目的测定。
用721分光光度计扫描光能复合物的光谱特性，结果如图3所示。
由图3的结果可见，各种光源(LED灯从LED-紫到LED-红外以及太阳光)的光照都能引起光能复合物的生成和积累，表明EDTAFe(EDTA-Na2+FeSO4)和K2SiO3组成生成系统对不同波长的光有广泛的吸收作用，该系统能吸收更多的光能。
不同的光线对于生成光能复合物的效率不同，LED-红外的效率最低，此灯在光照的前10天观察不到光能复合物积累，直至连续光照110个昼夜后才获得图3所示的明显结果，说明LED-红外能引起光能复合物的生成，其次是LED-红，在照光的8个日夜中，得到了看得见的积累，再其次LED-紫，效率高于LED-红，但不如LED-兰效率高，效率最高的当属太阳光，太阳光产生的光能复合物在各种波长下都有高的吸收，而且太阳每天最多只能照光12小时，因此太阳光的效率最高。
从图3的结果还可以看出，各种光照产生的光能复合物的性质(热稳定、碱性、水溶性)相同，最高吸收峰在约400nm，与对照(CK)相比最高吸收峰略为右移，即向长波长方向偏移。另外在700nm以上还有个吸收肩，可能是红外部分。
实施例5、光能复合物的化学成分分析5.1、光能复合物中化学元素Fe和Si的分析分别取少量初步分离的LED-兰和太阳光照射的光能复合物样品，交由上海市计量测量技术研究院(上海市宜山路716号)，采用电感耦合等离子光谱(参照EPA6010B电感耦合高频等离子体原子发射光谱，测量范围160-800nm，分辨率0.008nm)分析其中的化学元素Fe和Si的含量，结果如以下表1所示表1、光能复合物中化学元素Fe和Si的含量
5.2、光能复合物中的有机成分的分析分别取少量对照(CK)、LED-兰以及太阳光照射的初步分离样品，交由上海华东理工大学分析测试中心，以DIONEX600高效色谱仪用外标法检测本发明的光能复合物(初步分离样品)的电导率，用12mM NaOH洗脱，观察阴离子的电导情况，结果如图4-6所示。
图4为对照样品(CK，黑暗条件下)没有“光能复合物”生成的电导情况示意图，结果显示，黑暗条件下，本发明的光能复合物中主要包含3个峰峰1、峰2由EDTA-Na2产生，峰6可能是阴离子硅酸根(SiO32-)，因为反应混合物中K2SiO3和EDTAFe(EDTA-Na2+FeSO4)是主要的成分，表1中Si含量可能以SiO32-根形式存在产物中。
非常重要的是，图中除峰1、峰2是结合的外，其它各峰都是分离的，看不出结合的迹象。这一情况可能是其最高吸收峰值低的原因(图3)。
图5为LED-兰光下产生的光能复合物的图谱，结果显示，LED-兰光下产生的光能复合物中有3个峰峰1、峰2已知由EDTA-Na2产生，峰3如上所述可能是阴离子硅酸根(SiO32-)，並且3个峰底部连接，显示复合的情况，这与图4明显不同。这一复合情况使吸收峰(图3)增高。
图6太阳光下产生的光能复合物的图谱，该图谱也显示3个峰的结合，证明光能复合物在阳光下同于在LED-兰灯下也能形成，並且其对阳光的吸收在所有波段是最高的(图3)。
以上离子色谱分析结果显示，在LED-兰和日光下产生的光能复合物确是一种含EDTA2-，Fe和Si或SiO32-的复合形式。据此推理，图3中除对照处理外，其它的光谱曲线也是光能复合物的特性。
权利要求
1.一种光能复合物的生成系统，其特征在于，该生成系统包括EDTAFe和Si或SiO32-，并结合光照条件。
2.如权利要求1所述的生成系统，其特征在于，所述EDTAFe由EDTA-Na2和FeSO4溶液配制而成。
3.如权利要求1所述的生成系统，其特征在于，所述光照由人工光源或自然光源提供。
4.如权利要求3所述的生成系统，其特征在于，所述人工光源为LED灯。
5.如权利要求3所述的生成系统，其特征在于，所述自然光源为太阳光。
6.一种光能复合物的产生方法，其特征在于包括配制含有EDTAFe和Si或SiO32-的反应混合液，然后对反应混合液进行光照。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述EDTAFe由EDTA-Na2和FeSO4溶液配制而成。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光照由人工光源或自然光源提供。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述人工光源为LED灯。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述自然光源为太阳光。
11.一种权利要求6-10中任一项所述的方法获得的光能复合物。
全文摘要
本发明公开了一种光能复合物，该光能复合物的生成系统，所述生成系统包括EDTAFe和Si或SiO
文档编号A01G7/00GK101091496SQ20061002810
公开日2007年12月26日 申请日期2006年6月23日 优先权日2006年6月23日
发明者李止正, 陈金星 申请人:中国科学院上海生命科学研究院