一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料及制备方法和应用

本发明属于发光材料，具体涉及一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料及制备方法和应用。

背景技术：

1、在农业发展中，光是植物生长发育最重要的环境因子之一，而光合作用是植物生物量与产量形成的基础，是影响植物生长发育和产量品质形成的重要因素。然而，并不是所有的阳光都能促进植物生长，其中，蓝光(420～490 nm)和红光/远红外(600～730 nm)对光合作用起主要作用，这是由于植物体内的叶绿素a、叶绿素b、红光光色素和远红光光色素能够吸收蓝光和红光/远红光，因此这两个波段成为植物的“光肥”。

2、光学材料应用于植物栽培领域已经成为研究热点。中国专利cn202210388422公开了一种植物照明用深红光荧光粉及其制备方法，所述深红光荧光粉为mn4+、ti4+、eu3+共掺杂的srmgal10-xgaxo17，该荧光粉在紫外激发下能够获得600-730nm的红光发射，发光量子效率高，热稳定性良好，发射波段与植物色素的吸收匹配良好，在植物照明方面具有良好的应用前景。中国专利cn202210393503公开了一种植物照明蓝光发光器件、照明装置以及应用，所述植物照明蓝光发光器件件包括激发芯片和光转化层；所述光转化层包括发光材料和有机胶体；所述发光材料包括蓝色荧光粉；所述蓝色荧光粉选自具有式ⅰ所示物质中的任一种：(m3-a-x, aa)mg(si2-b, db)o8-aea: xeu2+式ⅰ，在式ⅰ中，m包括sr元素；a选自碱金属元素中的至少一种；d选择ⅳa族元素中的至少一种；e选自卤素中的至少一种；a的取值范围为0.001≤a≤0.3；b的取值范围0≤b≤0.3；x的取值范围0.001≤x≤0.4，利用荧光粉发出的蓝光增加光谱半宽(30nm至40nm范围内)来改善植物照明中的光谱，促进植物生长，缩短生长周期。尤其对经济植物，例如油料植物、蔬菜植物、果类、花、草类的植物，可以显著促进其生长。

3、虽然上述现有技术中通过特定的荧光材料均能促进植物生长，但发射的光谱仅为600-730nm的深红光或460-470nm的蓝光，发射光谱单一，而植物光合作用能够同时吸收蓝光和红光/远红外光，因此限制了植物体内多种光学色素的同时作用，不利于植物产量的进一步提升。

技术实现思路

1、经研究发现，pr3+发射的蓝-红光长余辉发光光谱可以匹配植物色素吸收光谱，具有提高植物产量的应用前景，因此，本发明提出一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料及制备方法和应用，以解决现有技术中将荧光材料用于促进光合作用时，发射光谱不能全面覆盖光合作用所需蓝-红光光谱的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料，所述长余辉发光材料以锗钇酸盐为基体，以三价稀土离子pr3+作为激活剂；

4、所述长余辉发光材料的化学组成表达式为m3y2ge3o12: xpr3+；

5、其中，m选自mg、ca或sr中任意一种；

6、x为pr3+的掺杂摩尔量，且取值范围为0.001≤x≤0.10。

7、优选的，所述m为mg。

8、优选的，本发明所述长余辉发光材料的发光波长：450-800nm，发射峰位于608nm。

9、本发明还提供上述一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料在促植物生长中的应用。

10、本发明还提供上述长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：

11、（1）将含有m的化合物、含有ge的化合物、含有y的化合物和含有pr的化合物研磨混匀，得到混合物；所述含有m的化合物为m的碳酸盐或氧化物，所述含有ge的化合物、含有y的化合物和含有pr的化合物均为氧化物；所述混合物中m、y、ge、pr的摩尔比为3：2：3：x；0.001≤x≤0.10；

12、（2）将步骤（1）中所述的混合物于1300～1500℃在空气氛围下进行焙烧，制得所述长余辉发光材料。

13、优选的，步骤（1）中所述含有pr的化合物为氧化镨。

14、优选的，步骤（1）中所述含有ge的化合物为氧化锗，所述含有y的化合物为氧化钇。

15、优选的，步骤（2）中所述烧结的时间为4～8h，采用高温管式炉进行焙烧。

16、本发明还提供上述制备方法制得的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料在促植物生长中的应用。

17、本发明与现有技术相比具有以下优点：

18、（1）本发明的原材料价格低廉，对设备要求低，制备工艺简单易行，可重复性好，得到的产品稳定性高，易于大规模推广和生产应用；

19、（2）本发明的促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料，发光波长在450nm-800nm，发射峰位于608nm，能够匹配植物色素吸收光谱，有望用于提高植物产量。

技术特征：

1.一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料，其特征在于，所述长余辉发光材料以锗钇酸盐为基体，以三价稀土离子pr3+作为激活剂；

2.根据权利要求1所述的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料，其特征在于，所述m为mg。

3.根据权利要求1所述的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料，其特征在于，所述长余辉发光材料的发光波长：450-800nm，发射峰位于608nm。

4.如权利要求1所述的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述含有pr的化合物为氧化镨。

6.根据权利要求4所述的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述含有ge的化合物为氧化锗。

7.根据权利要求4所述的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述含有y的化合物为氧化钇。

8.根据权利要求4所述的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述烧结的时间为4～8h，采用高温管式炉进行焙烧。

9.如权利要求1-3所述的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料在促植物生长中的应用。

10.如权利要求4-8任一项所述的制备方法制得的一种促植物生长的蓝-红光长余辉发光材料在促植物生长中的应用。

技术总结
本发明公开了一种促植物生长的蓝‑红光长余辉发光材料及制备方法和应用，涉及发光材料技术领域，所述长余辉发光材料以锗钇酸盐为基体，通过三价稀土离子作为激活剂；所述长余辉发光材料的化学组成表达式为M<subgt;3</subgt;Y<subgt;2</subgt;Ge<subgt;3</subgt;O<subgt;12</subgt;：xPr<supgt;3+</supgt;；其中Pr<supgt;3+</supgt;为激活离子，M选自Mg、Ca、Sr中任意一种；x为Pr的掺杂摩尔量，且取值范围为0.001≤x≤0.10。本发明所述发光材料的原材料价格低廉，对设备要求低，制备工艺简单易行，可重复性好，得到的产品稳定性高，易于大规模推广和生产应用；所述发光材料发光波长在450nm‑800nm，发射峰位于608nm，能够匹配植物色素吸收光谱，有望用于提高植物产量。

技术研发人员：林晓卉,耿鹏,李崇辉,许士才,王蔚汀,张豪迈,许梦婷,张彤,王家傲,王盈基,王艺璇,赵子轩,曲艺凯,黄平平,张霞
受保护的技术使用者：德州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12