雙功能轉(zhuǎn)光劑ca-xsrxf：eu的制備以及發(fā)光性能和應(yīng)用研究

1、A2申報者情況（集體項目）說明：1.必須由申報者本人按要求填寫； 2.申報者代表必須是作者中學(xué)歷最高者，其余作者按學(xué)歷高低排列； 3.本表中的學(xué)籍管理部門簽章視為對申報者情況的確認。申報者代表情況姓名黃鍵茵性別女出生年月1987年8月學(xué)院理學(xué)院系別、專業(yè)、年級06應(yīng)用化學(xué)1班學(xué)歷大學(xué)本科學(xué)制4入學(xué)時間2006年9月作品名稱雙功能轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2：Eu的制備以及發(fā)光性能和應(yīng)用研究畢業(yè)論文題目通訊地址華南農(nóng)業(yè)大學(xué)五山公寓9棟411郵政編碼510260辦公電話常住地通訊地址廣東省佛山市禪城區(qū)蓮花路鶴園街1503房郵政編碼528000住宅電他作者情況姓 名性別年

2、齡學(xué)歷所在單位張倩女21大學(xué)本科華南農(nóng)業(yè)學(xué)理學(xué)院歐曉瓊女21大學(xué)本科華南農(nóng)業(yè)學(xué)理學(xué)院資格認定學(xué)院學(xué)籍管理部門意見以上作者是否為2009年7月1日前正式注冊在校的全日制非成人教育、非在職的高等學(xué)校中國籍本科生、碩士研究生或博士研究生。是 否 （學(xué)院蓋章）年 月 日院、系負責(zé)人或?qū)熞庖姳咀髌肥欠駷檎n外學(xué)術(shù)科技或社會實踐活動成果。是 否負責(zé)人簽名：年 月 日B1申報作品情況（自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文）說明：1必須由申報者本人填寫；2本部分中的科研管理部門簽章視為對申報者所填內(nèi)容的確認；3作品分類請按作品的學(xué)術(shù)方向或所涉及的主要學(xué)科領(lǐng)域填寫；4碩士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全稱作品分類（ D）A

3、機械與控制（包括機械、儀器儀表、自動化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技術(shù)（包括計算機、電信、通訊、電子等） C數(shù)理（包括數(shù)學(xué)、物理、地球與空間科學(xué)等） D生命科學(xué)（包括生物、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、健 康、衛(wèi)生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化學(xué)、化 工、生態(tài)、環(huán)保等）作品撰寫的目的和基本思路撰寫目的：通過實驗研究和探索，合成出與植物光合作用所吸收波長想匹配、性能穩(wěn)定、發(fā)光效率高的轉(zhuǎn)光劑，通過摻雜，制造出能夠有效促進光合作用和防治病蟲害的高效塑料薄膜，從而來實現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)早熟，增產(chǎn)增收的光生態(tài)功效?；舅悸罚?、大量研究文獻報到，藍光和紅光能促進植物的光合作用，而紫外線不僅會阻滯作

4、物生長，而已還會誘發(fā)病蟲害，所以，a,通過大量的文獻閱讀，實驗室實驗，以及指導(dǎo)老師的建議，選擇合適的基質(zhì)（Ca1-XSrXF2：Eu）和激活劑(Sm,Eu等)；b,通過實驗，探索轉(zhuǎn)光劑的最佳實驗條件和激活劑摻雜濃度。從而制備出能吸收紫外線和綠光而發(fā)射藍光和紅光的農(nóng)膜用轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2 ：Eu。2、將制備的轉(zhuǎn)光劑以合適的量摻雜于高分子材料中，進行吹塑和注塑成高效的塑料薄膜。3、農(nóng)田實驗，考察作物生長的變化情況。作品的科學(xué)性、先進性及獨特之處科學(xué)性：對農(nóng)作物來講，葉片是植物光合作用的器官。當(dāng)太陽光照射到葉子表面時，就會被植物體內(nèi)的色素所吸收，而能將吸收的光能用于光合作用的葉綠素體中的色素

5、有葉綠素和葉綠素，胡蘿卜素、葉黃素等。植物進行光合作用主要靠葉綠素來完成。從葉綠素，的吸收光譜來看，有兩個峰區(qū)：（1）藍光區(qū)（400480nm），其中425nm為葉綠素吸收峰，440460nm為葉綠素，葉黃素和胡蘿卜素吸收峰；（2）紅橙區(qū)（600680nm），其中643nm為葉綠素的吸收峰，660nm為葉綠素的吸收峰。即對光合作用有意義的是藍紫光和紅橙光。制作發(fā)光薄膜使其在白光的照射下，電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時，能夠發(fā)射出植物光合作用所需光的波長，讓植物能更好地進行光合作能，促進植物的生長發(fā)育。先進性：目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)光劑的研究包括有機配位化合物和無機稀土轉(zhuǎn)光劑。其中有機配位化

6、合物，單摻雜時吸收的光比較單一，比如只吸收紫外，或只吸收綠光，雙摻雜或多摻雜時，價格昂貴，用以農(nóng)膜生產(chǎn)市場難以接受。無機轉(zhuǎn)光劑，主要是以硫化物為主，不僅沒有解決吸收和發(fā)生光比較單一的問題（需要進行雙摻雜才能實現(xiàn)多光譜帶吸收和發(fā)射，這樣又會增大成本），而且基質(zhì)材料硫化物易潮解，難以分散于高分子材料中，在強光(如太陽光)、紫外光和潮濕空氣中容易變質(zhì)發(fā)黑，給廣泛應(yīng)用帶來困難我們選用以原料鈣、氟化鍶為基質(zhì)，然后進行稀土摻雜制備轉(zhuǎn)光劑，經(jīng)過實驗研究表明：此轉(zhuǎn)光劑不僅性能穩(wěn)定，不易潮解，透光率好，而且單摻雜就能夠同時吸收容易導(dǎo)致植物病變的紫外光和植物很少吸收的綠光，然后發(fā)出植物光合作用所需的藍光和紅光，讓

7、能量得到充分的利用。此外，氟化鈣、氟化鍶的成本比較低，所以有望廣泛應(yīng)用于農(nóng)用薄膜。作品的實際應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義我國是一個農(nóng)業(yè)大國，人口基數(shù)大，解決人民溫飽，解決“三農(nóng)”問題是我們長久以來的目標(biāo)，這一新技術(shù)對西部和北部綠色農(nóng)業(yè)工程發(fā)展，甚至脫貧致富很有幫助。本作品中的轉(zhuǎn)光劑摻雜于高分子材料中制成塑料薄膜，不僅能提高光能利用率，促進農(nóng)作物、主要使蔬菜的早熟和增產(chǎn)，而且能防止病蟲害的發(fā)生，同時發(fā)光薄膜的制作成本不高，性能好且穩(wěn)定，能夠廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，很大程度上減輕農(nóng)民的負擔(dān)，增加農(nóng)民的收入。學(xué)術(shù)論文文摘用共沉淀-微波法合成了一種新型的可用于農(nóng)膜的雙功能轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2 ：Eu.研究了

8、基質(zhì)配比，反應(yīng)時間，摻雜比對其發(fā)光性能的影響。用XRD,SEM,FL分別對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌和發(fā)光性能進行了研究。結(jié)果表明：Eu完全固熔于Ca1-XSrXF2中，其摻雜不會改變基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)；Ca1-XSrXF2 ：Eu大小均勻，平均尺寸100nm;熒光光譜測試顯示：樣品具有紫外（310-410nm）和綠光(530-560nm)區(qū)兩個吸收帶，發(fā)射強藍光（410-460nm）和紅橙光（575-630nm），與植物的光合作用完全匹配。作品在何時、何地、何種機構(gòu)舉行的會議上或報刊上發(fā)表及所獲獎勵鑒定結(jié)果請?zhí)峁τ诶斫?、審查、評價所申報作品具有參考價值的現(xiàn)有技術(shù)及技術(shù)文獻的檢索目錄相關(guān)專利技術(shù)1CN03

9、112785.1 具有生態(tài)生理特征的稀土多元配合物轉(zhuǎn)光劑及其制備方法2CN03113260.X 稀土有機配合物的轉(zhuǎn)光劑及其制備方法3CN01106863.9 單基雙能轉(zhuǎn)光劑及其制造方法和應(yīng)用方法4CN02146518.5 一種農(nóng)膜用稀土有機配合物型轉(zhuǎn)光劑及其制備方法5CN200510038932.6 納米仿生態(tài)稀土轉(zhuǎn)光劑及納米仿生態(tài)稀土轉(zhuǎn)光農(nóng)膜及其制備方法6CN200710021047.6 特異性稀土有機配合物藍光轉(zhuǎn)光劑、含有藍光轉(zhuǎn)光劑的轉(zhuǎn)光農(nóng)膜及兩者的制備方法7CN200710021048.0 仿生態(tài)稀土有機配合物轉(zhuǎn)光劑及其制備方法、含有該轉(zhuǎn)光劑的農(nóng)用轉(zhuǎn)光劑及其制備方法8CN20071002

10、1049.5 具有生態(tài)生理特征的稀土轉(zhuǎn)光劑及其制備方法、含有該轉(zhuǎn)光劑的轉(zhuǎn)光膜及其制備方法9CN200710054219.X 一種轉(zhuǎn)光劑組合物及其制備方法和制備轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的方法 相關(guān)技術(shù)文獻1張邁生，臧李納等 微波合成條件下Sm3+對CaS：Eu紅色發(fā)光的增強，材料導(dǎo)報2001，15（2）2丁立穩(wěn)，廉世勛等 CaS：Eu2+的性質(zhì)與合成方法的關(guān)系，湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報 2004，27（1）3任 鋒，曲麗娜，宋桂蘭等 含稀土發(fā)光離子的有機轉(zhuǎn)光劑研究的進展，濟南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2006：20（6）4江強明，陳紹輝 新型稀土配合物轉(zhuǎn)光劑的合成及性質(zhì)研究初探，閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2008：10（

11、2）5王平利，曹國榮 轉(zhuǎn)光膜性能研究相關(guān)問題的探討北京印刷學(xué)院學(xué)報2005：13（2）6呂詠梅等 農(nóng)膜用轉(zhuǎn)光劑研究與應(yīng)用進展，塑料助劑 2004（6） 7王則民等 我國稀土轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的研究進展，稀 土 2000：20（5）8 范文慧，趙衛(wèi)等，CaS:Eu,Sm薄膜的紅外上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，中國激光 2000，27（3）9W. Beck, V.V. Fedorov et al. Journal of Luminescence 1998,79:241-24810F.Calleja, J.J. Hinarejos,et al. Surface Science 2005: 582 14-2011M.Dani

12、lkin,A.Lust,etal.Radiation Measurements2008,43 :300 30212Jon-PaulR.Wells,et al.Journal of Luminescence 1997,977-97913 CHARUSMITA PANDEY et al. Radiation Effects & Defects in Solids, 2007,162(9): 65165814D. Poelman, R. Vercaemst,et al. Journal of Luminescence 1995,65 :7-10申報材料清單（申報論文一篇，相關(guān)資料名稱及數(shù)量）科研管理

13、部門簽章 年 月 日C.當(dāng)前國內(nèi)外同類課題研究水平概述說明：1.申報者可根據(jù)作品類別和情況填寫； 2.填寫此欄有助于評審。目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)光劑的研究主要包括有機配合物和無機轉(zhuǎn)光劑。以下我就兩類轉(zhuǎn)光劑的現(xiàn)狀及其不足進行簡單的闡述。1, 目前，有關(guān)有機配合物轉(zhuǎn)光劑申請的專利和報到的文獻很多，如CN03112785，CN 103113260.X，CN02146518.5，CN 200510038932.6，CN 200710021048.0，CN 200710021049.5，CN 200710054219.X等專利以及孟繼武等發(fā)表的文獻，都相繼報道了有機配合物轉(zhuǎn)光劑的制備，發(fā)光性能及其應(yīng)用，但是單摻雜

14、時吸收的光比較單一，比如只吸收紫外，或只吸收綠光，雙摻雜或多摻雜時，價格昂貴，用以農(nóng)膜生產(chǎn)市場難以接受。2，目前，有大量的文獻也報道了無機轉(zhuǎn)光劑，國外的D. Poelman等，國內(nèi)的廉世勛等科學(xué)工作者都對其進行了研究，而且廉世勛等人申請了單基雙能轉(zhuǎn)光劑專利（CN01106863.9），雖然此專利一定程度上解決了成本高的問題，但是沒有解決吸收和發(fā)生光比較單一的問題，需要進行雙摻雜才能實現(xiàn)多光譜帶吸收和發(fā)射，這樣又會增大成本，而且基質(zhì)材料硫化物易潮解，難以分散于高分子材料中，在強光(如太陽光)、紫外光和潮濕空氣中容易變質(zhì)發(fā)黑，給廣泛應(yīng)用帶來困難。我們選用以原料鈣、氟化鍶為基質(zhì)，然后進行稀土摻雜制備

15、轉(zhuǎn)光劑，經(jīng)過實驗研究表明：此轉(zhuǎn)光劑不僅性能穩(wěn)定，不易潮解，透光率好，而且單摻雜就能夠同時吸收容易導(dǎo)致植物病變的紫外光和植物很少吸收的綠光，然后發(fā)出植物光合作用所需的藍光和紅光，讓能量得到充分的利用。D.推薦者情況及對作品的說明說明：1由推薦者本人填寫； 2推薦者必須具有高級專業(yè)技術(shù)職稱，并是與申報作品相同或相關(guān) 領(lǐng)域的專家學(xué)者或?qū)I(yè)技術(shù)人員（教研組集體推薦亦可）； 3推薦者填寫此部分，即視為同意推薦； 4推薦者所在單位簽章僅被視為對推薦者身份的確認。推薦者情況姓 名性別年齡職稱工作單位通訊地址郵政編碼單位電話住宅電話推薦者所在單位簽章 （簽章） 年 月 日請對申報者申報情況的真實性作出闡述請對

16、作品的意義、技術(shù)水平、適用范圍及推廣前景作出您的評價其它說明推薦者情況姓 名性別年齡職稱工作單位通訊地址郵編單位電話住宅電話推薦者所在單位簽章 簽章日期 年 月 日請對申報者申報情況的真實性作出闡述請對作品的意義、技術(shù)水平、適用范圍及推廣前景作出您的評價其它說明第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽作品名稱：雙功能轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2：Eu的制備以及發(fā)光性能和應(yīng)用研究參賽隊伍成員：黃鍵茵 張 倩 歐曉瓊指導(dǎo)老師：劉曉瑭負 責(zé) 人：黃鍵茵 聯(lián)系方式箱地址：443614906雙功能轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2 ：Eu的制備以及發(fā)光性能和應(yīng)用研究作者：黃鍵茵

17、張倩 歐曉瓊指導(dǎo)老師：劉曉瑭作者單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，廣州，510642摘要：用共沉淀-微波法合成了一種新型的可用于農(nóng)膜的雙功能轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2 ：Eu.研究了基質(zhì)配比，反應(yīng)時間，摻雜比對其發(fā)光性能的影響。用XRD,SEM,FL分別對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌和發(fā)光性能進行了研究。結(jié)果表明：Eu完全固熔于Ca1-XSrXF2中，其摻雜不會改變基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)；Ca1-XSrXF2 ：Eu大小均勻，平均尺寸100nm;熒光光譜測試顯示：樣品具有紫外（310410nm）和綠光(530-560nm)區(qū)兩個吸收帶，發(fā)射強藍光（410-460nm）和紅橙光（575-630nm），與植物的光合作用完全匹

18、配。關(guān)鍵詞：稀土 發(fā)光性能 轉(zhuǎn)光膜1.引言隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，我國塑料農(nóng)膜已經(jīng)廣泛普及，產(chǎn)量和消費量位居世界前列，正在從普通型向功能型轉(zhuǎn)變，但是與國外發(fā)達國和我國農(nóng)業(yè)發(fā)展需求相比仍存在相當(dāng)大差距。其中差距關(guān)鍵在于功能膜產(chǎn)量低、品種少，目前僅局限于長壽耐老化、防霧防流滴、透光保溫等，如何改善光照條件、提高光能利用率、強化植物的光合作用，成為今后國內(nèi)農(nóng)膜研究與開發(fā)的重要課題。利用一定轉(zhuǎn)光劑添加到聚乙烯農(nóng)膜中得到轉(zhuǎn)光膜，可以將陽光中紫外光和綠光轉(zhuǎn)換成植物生長所需要的紅或橙色光，改善作物光照條件，充分利用太陽能，減少使用農(nóng)藥和化肥。轉(zhuǎn)光膜作為新型功能性農(nóng)膜，具有調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫度，氣溫較低時促進棚溫上升，氣

19、溫高時降低棚溫；促進作物生長，能使農(nóng)作物根系發(fā)達，光合作用加大，提早成熟；優(yōu)化作物品質(zhì)，能使農(nóng)產(chǎn)品的維生素、糖分顯著增加；增加產(chǎn)量，通過實驗表明無論何種作物都能實現(xiàn)增產(chǎn)。轉(zhuǎn)光膜制備關(guān)鍵是轉(zhuǎn)光劑選擇與應(yīng)用，因此轉(zhuǎn)光劑成為現(xiàn)代高科技農(nóng)業(yè)的一種重要物資第三代物理肥料(光肥) 。目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)光劑的研究包括有機配位化合物和無機稀土轉(zhuǎn)光劑。其中有機配位化合物，單摻雜時吸收的光比較單一，比如只吸收紫外，或只吸收綠光，雙摻雜或多摻雜時，價格昂貴，用以農(nóng)膜生產(chǎn)市場難以接受。無機轉(zhuǎn)光劑，主要是以硫化物為主，不僅沒有解決吸收和發(fā)生光比較單一的問題（需要進行雙摻雜才能實現(xiàn)多光譜帶吸收和發(fā)射，這樣又會增大成本），而且基

20、質(zhì)材料硫化物易潮解，難以分散于高分子材料中，在強光(如太陽光)、紫外光和潮濕空氣中容易變質(zhì)發(fā)黑，給廣泛應(yīng)用帶來困難本實驗的目的是通過共沉淀-微波法合成以氟化鈣為基質(zhì)的轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2：Eu，此轉(zhuǎn)光劑性能穩(wěn)定，不易潮解，透光率好，而且單摻雜就能夠同時吸收容易導(dǎo)致植物病變的紫外光和植物很少吸收的綠光，然后發(fā)出植物光合作用所需的藍光和紅光，讓能量得到充分的利用。1.1 農(nóng)用轉(zhuǎn)光膜設(shè)計依據(jù) 對農(nóng)作物來講，葉片是植物光合作用的器官。當(dāng)太陽光照射到葉子表面時，就會被植物體內(nèi)的色素所吸收，而能將吸收的光能用于光合作用的葉綠素體中的色素有葉綠素和葉綠素，胡蘿卜素、葉黃素等。植物進行光合作用主要靠葉綠

21、素來完成。從葉綠素，的吸收光譜來看，有兩個峰區(qū)：（1）藍光區(qū)（400480nm），其中425nm為葉綠素吸收峰，440460nm為葉綠素，葉黃素和胡蘿卜素吸收峰；（2）紅橙區(qū)（600680nm），其中643nm為葉綠素的吸收峰，660nm為葉綠素的吸收峰。也就是說對光合作用來說有意義的是藍紫光和紅橙光。而由于太陽光經(jīng)大氣層到達地面的光線中，波長為290400nm的紫外光部分極易使作物產(chǎn)生病害，而且對高聚物有較強的光氧化破壞作用。在冬季700nm300Onm的近紅外線主要對溫室提供熱能，也具有非常重要作用。 將太陽光中對植物有害無用的紫外光轉(zhuǎn)換成作物所需要的藍紫光或紅橙光；將被葉片反射掉的綠光轉(zhuǎn)

22、換成紅橙光，從而改善透過膜的光質(zhì)，增加紅光和藍光照射強度，這就是轉(zhuǎn)光膜設(shè)計的依據(jù)。1.2轉(zhuǎn)光劑類型及其光能轉(zhuǎn)換原理 轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的核心技術(shù)是光能轉(zhuǎn)換劑(轉(zhuǎn)光劑)研制。轉(zhuǎn)光劑能夠吸收日光中的紫外光或黃綠光，發(fā)射出藍紫光或紅橙光，從而達到光能轉(zhuǎn)換作用。 從化學(xué)組成來看，轉(zhuǎn)光劑有兩大類：(1)有機熒光化合物，它們往往是有機熒光色素(如酞菁藍、熒光黃、還原紅等)例如，吡嗪系熒光色素和苯并蝶啶系熒光色素可將紫外光轉(zhuǎn)換成藍光或?qū)ⅫS綠光轉(zhuǎn)換 成紅橙光，羅丹明6G可將黃綠光轉(zhuǎn)換成紅橙光。某些芳香族有機化合物的發(fā)色基團吸收了紫外光后，引起分子內(nèi)電子的能級間躍遷，然后發(fā)射出波長較長的紅光。(2)稀土熒光化合物，這是利

23、用某些稀土元素的熒光特性而制成的稀土無機熒光化合物或稀土有機配合物。轉(zhuǎn)光劑CaS：Eu，C1是稀土無機熒光化合物。但目前更多采用的是稀土有機配合物，例如Eu2+與含一二酮基、吡啶基、羧基或磺酸基的有機配體化合，可制得銪()有機配合物。稀土有機配合物轉(zhuǎn)光劑具有下列特點：(1)游離稀土離子具有熒光特性，它在紫外光激發(fā)下，能在紅橙光區(qū)或藍紫光區(qū)產(chǎn)生尖銳的線狀譜帶，且激發(fā)態(tài)具有較長壽命；(2)有機配體分子中，* 躍遷所需的激發(fā)能較低， 摩爾吸光系數(shù)較大，有機配體的最低激發(fā)三重態(tài)能級必須與稀土離子激發(fā)態(tài)的能級相匹配，從而使配體在近紫外區(qū)吸收能量、被激發(fā)后，非輻射方式將激發(fā)能由三重態(tài)傳遞給稀土離子，然后稀

24、土離子再輻射方式躍遷到較低能態(tài)，發(fā)射出熒光，使配合物的發(fā)光強度明顯大于游離稀土離子；(3)稀土離子的配位位置盡可能全部被有機配體的配位原子所占據(jù)，避免配位水的存在，使配合物產(chǎn)生熒光猝滅。 1.3 轉(zhuǎn)光劑研發(fā)中存在的問題市場上應(yīng)用的轉(zhuǎn)光劑或多或少都存在一定的問題。稀土無機化合物型轉(zhuǎn)光劑光穩(wěn)定性好，但耐潮解性差且在樹脂中的分散性差；稀土有機配合物型轉(zhuǎn)光劑發(fā)光效率高且與樹脂有很好的相容性，但也存在熒光衰減快和光穩(wěn)定性差的問題；有機熒光染料在樹脂中的分散性好， 但發(fā)光強度不高且與作物的光譜匹配性不好。此外，轉(zhuǎn)光劑在加工的過程中氣味大，會對環(huán)境造成一定的污染。 同時國內(nèi)外大部分使用的轉(zhuǎn)光劑是用ZnS、S

25、rS和CaS制成的，發(fā)出藍紫光和橙紅光。不過SrS、CaS材料易潮解，給廣泛應(yīng)用帶來困難。所以市場上主要是以ZnS為基質(zhì)的轉(zhuǎn)光劑。但它的余輝時間只有13小時，而且在強光(如太陽光)、紫外光和潮濕空氣中容易變質(zhì)發(fā)黑，所以在許多領(lǐng)域中應(yīng)用受到限制。而我國使用的轉(zhuǎn)光劑還包括有機配合物轉(zhuǎn)光劑，雖然其發(fā)光性能好，但制作成本高，與高分子材料的相溶性不好，不利于制成農(nóng)用薄膜，且該制成的薄膜能與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，容易導(dǎo)致薄膜性能很快衰竭，薄膜壽命短。1.4 轉(zhuǎn)光劑的選定為保證轉(zhuǎn)光膜的高轉(zhuǎn)光效能，必須克服目前已有轉(zhuǎn)光劑的缺陷， 研制出具有轉(zhuǎn)光效率高、光穩(wěn)定性好、與植物生長的最佳作用光譜匹配性好、低成本和污染小

26、等特點的轉(zhuǎn)光劑。為此我們選用以原料氟化鈣、氟化鍶為基質(zhì)，以Eu2O3激活劑制備雙功能轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2 ：Eu，經(jīng)過實驗研究表明：此轉(zhuǎn)光劑不僅性能穩(wěn)定，不易潮解，透光率好，而且單摻雜就能夠同時吸收容易導(dǎo)致植物病變的紫外光和植物很少吸收的綠光，然后發(fā)出植物光合作用所需的藍光和紅光，讓能量得到充分的利用。2.雙功能轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2：Eu的制備：按化學(xué)計量比分別稱取一定量的Ca(NO3)24H2O, Sr(NO3)2, Eu2O3,NH4F, 量取一定體積的HNO3.先用HNO3溶解Eu2O3，加入Ca(NO3)24H2O和Sr(NO3)2配制0.25mol/l溶液A，在配制1mo

27、l/l的NH4F溶液B，然后攪拌條件下，將溶液A滴加入溶液B中，繼續(xù)攪拌1小時，離心分離，烘干，在還原性氣氛條件下，微波中高火反應(yīng)2030min，逐漸冷卻，即得到樣品。3.轉(zhuǎn)光劑的表征用北京普析通用儀器公司型號為MSAL-XD2的X射線衍射儀測定樣品結(jié)構(gòu)。利用荷蘭菲利浦電子光學(xué)有限公司型號為XL-30 ESEM環(huán)境掃描電子顯微鏡對樣品的形貌進行檢測。樣品的發(fā)射光譜均用日本SHIMADZU公司型號為RF-5301(PC)S的熒光光度計進行表征。所有測試均在室溫下進行。4.結(jié)果與討論4.1 樣品的結(jié)構(gòu)分析圖1 樣品的X射線衍射圖圖1中a,b分別是CaF2和Ca1-XSrXF2：Eu 的X射線衍射圖

28、。從圖得知，CaF2的所有峰與JCPPS標(biāo)準(zhǔn)卡片（35-0816）相吻合），空間群是Fm-3m（225），晶胞參數(shù)a=5.463,b=5.463, c=5.463,這表明所制備的樣品為立方晶體結(jié)構(gòu)。對比圖1中a,b發(fā)現(xiàn)，摻雜前后的XRD圖基本一致，面積沒有發(fā)生明顯變化,衍射峰的位置略有偏移，說明少量Eu的摻雜不會改變基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，但Ca離子部分替換為Sr離子對基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)略有影響，產(chǎn)物均為純相。3.2 樣品的形貌特征分析圖3 Ca1-XSrXF2：Eu的SEM圖圖2 CaF2:Eu的SEM圖圖2、3分別是微波條件下制備的CaF2:Eu和Ca1-XSrXF2:Eu的SEM圖。由圖可知，制備的

29、CaF2:Eu和Ca1-XSrXF2：Eu，顆粒粒子尺寸分布均勻，沒有出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，平均粒徑分別在80nm和120nm，小于轉(zhuǎn)光膜所需轉(zhuǎn)光劑的最大尺寸要求7m，達到了轉(zhuǎn)光膜的應(yīng)用要求。4.3 熒光光譜分析4.3.1 樣品的激發(fā)譜圖圖4 Ca1-XSrXF2：Eu的激發(fā)光譜圖圖4是樣品Ca0.6Sr0.4F2:Eu分別在430nm和610nm監(jiān)測條件下得到的激發(fā)光譜圖。由圖可知,樣品具有紫外（310410nm）和綠光(530560nm)區(qū)兩個吸收帶，分別是由4f7(S7/2)4f6(eg)和f7(S7/2)4f6（2g）引起的，尤其在紫外區(qū)具有很強和很寬的吸收。而紫外區(qū)對植物的光合作用起到阻礙作

30、用不僅會誘發(fā)病蟲害，還會使植物發(fā)生萎黃等疾病；綠光區(qū)不會影響植物的光合作用，但卻具有可觀的能量。所以，樣品對兩個光區(qū)的吸收與植物光合作用的吸收光譜是匹配的。采用Ca0.6Sr0.4F2:Eu作轉(zhuǎn)光劑可望得到理想的吸收效果。4.3.2 樣品的發(fā)射光譜圖 圖6CaF2:Eu和Ca1-XSrXF2:Eu的發(fā)射光譜圖圖5Ca1-XSrXF2:Eu不同基質(zhì)配比對應(yīng)的發(fā)射光譜圖圖5是345nm監(jiān)測波長條件下，Ca1-XSrXF2:Eu不同基質(zhì)配比對應(yīng)的發(fā)射光譜圖，圖6是345nm監(jiān)測波長條件下，CaF2:Eu和Ca1-XSrXF2:Eu的發(fā)射光譜圖。由圖5、6可知，基質(zhì)配比的不同對樣品發(fā)光強度有很大的影響

31、，在x=0.4時，樣品的發(fā)光強度達到最大，通過樣品Ca1-XSrXF2:Eu與CaF2:Eu的發(fā)射光譜對比得知，Ca1-XSrXF2:Eu和CaF2:Eu都是以436nm為中心的很強的藍光發(fā)射,但Ca1-XSrXF2:Eu具有更高的發(fā)射強度，且線譜為較寬的藍色譜帶，與植物光合作用光譜相匹配。所以樣品Ca1-XSrXF2:Eu更適合作為轉(zhuǎn)光劑應(yīng)用于轉(zhuǎn)光膜中。 圖8 樣品不同反應(yīng)時間的發(fā)射光譜圖圖7 不同摻雜比樣品的發(fā)射光譜圖圖7是345nm激發(fā)波長條件下，樣品Ca0.6Sr0.4F2:xEu不同摻雜比對應(yīng)的發(fā)射光譜圖。圖8是345nm激發(fā)波長條件下，樣品Ca0.6Sr0.4F2: 0.1%Eu不

32、同反應(yīng)時間的發(fā)射光譜圖。由圖7可以看出，隨著Eu2+濃度的增加，樣品的衍射峰半寬度（FWHW）變窄，當(dāng)x=0.3%時，強度達到最大，隨著Eu2+摻雜量的繼續(xù)增加，發(fā)光強度降低，并可能出現(xiàn)濃度猝滅現(xiàn)象，原因可能是Eu2+濃度超過最佳值時，Eu2+離子間的偶極-偶極作用，使它們之間發(fā)生共振能量，無輻射復(fù)合通道被打開，發(fā)光強度減弱，產(chǎn)生濃度猝滅現(xiàn)象。圖8考察了反應(yīng)時間對樣品的發(fā)光性能的影響，由圖可知，隨著反應(yīng)時間的延長，樣品的發(fā)光強度也逐漸增強。所以，可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時間，來制備轉(zhuǎn)光膜所要求的樣品轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2:Eu。 圖9 不同摻雜比樣品在531nm激發(fā)下得到的發(fā)射光譜圖圖9是不同摻雜

33、比樣品在531nm激發(fā)下得到的發(fā)射光譜圖。由圖可知，樣品在綠光531nm激發(fā)下，發(fā)射以575nm,590nm,612nm,630nm為中心的紅橙光，分別對應(yīng)于5D07F0,7F1,7F2,7F3的躍遷。其中，Ca0.6Sr0.4F2:0.3%Eu的發(fā)射強度最高，由此可見，Eu2+最佳摻雜比為0.3%左右。總上可知，樣品Ca0.6Sr0.4F2:Eu可以將紫外光（230nm360nm）和綠光（525nm-560nm）分別轉(zhuǎn)換成強藍光（410-460nm）和紅橙光（575-630nm）。尤其是擴大了紫外吸收范圍，提高了藍光發(fā)光強度。通過調(diào)節(jié)還原氣氛及其反應(yīng)時間，可以得到不同藍紅強度比的轉(zhuǎn)光劑，制備

34、出更有利于植物生長的轉(zhuǎn)光膜。5.結(jié)論1.用共沉淀-微波法合成了一種新型的可用于農(nóng)膜的雙功能轉(zhuǎn)光劑Ca1-XSrXF2 :Eu。2.通過對樣品的發(fā)射光譜分析，得知樣品的基質(zhì)最佳配比大約為Ca0.6Sr0.4F2 ：Eu，最佳稀土摻雜比為0.3%mol，隨著反應(yīng)時間的延長，發(fā)射峰強度逐漸增強。3.XRD和SEM測試結(jié)果表明：少量Eu的摻雜不會改變基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，但Ca離子部分替換為Sr離子對基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)略有影響，產(chǎn)物均為純相，顆粒粒子尺寸分布均勻，沒有出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，平均粒徑分別在80nm和120nm，小于轉(zhuǎn)光膜所需轉(zhuǎn)光劑的最大尺寸要求7m，達到了轉(zhuǎn)光膜的應(yīng)用要求。4.熒光光譜分析表明：樣品的吸收

35、峰在紫外(310-410nm)和綠光(530-560nm)兩個光區(qū)，發(fā)射峰為藍光（410-460nm）和紅橙光（575-630nm），與植物的光合作用光譜很好的匹配?？赏鳛檗D(zhuǎn)光劑應(yīng)用于轉(zhuǎn)光膜中，防止病蟲害，促進作物早熟，提高作物產(chǎn)量。6.展望由于準(zhǔn)備時間有限，暫時只能制作成轉(zhuǎn)光劑，接下來是我們對轉(zhuǎn)光膜及其性能測試的計劃和預(yù)計，希望學(xué)校能夠批準(zhǔn)我們這個研究，我們將有信心把這個項目做好。1轉(zhuǎn)光膜的制作轉(zhuǎn)光劑、載體樹脂和其他助劑混合后由雙螺旋桿擠出、冷卻切斷并干燥，再加上轉(zhuǎn)光母粒、擠出樹脂和其他助劑單螺旋桿擠出吹干制成轉(zhuǎn)光膜。2轉(zhuǎn)光效膜性能的測試2.1光譜匹配性轉(zhuǎn)光劑的發(fā)射光譜應(yīng)與葉綠素的吸收光譜匹配；轉(zhuǎn)光劑的激發(fā)光譜應(yīng)與葉綠素的反射光譜匹配 。轉(zhuǎn)光劑的發(fā)射光譜 的主峰在430nm470nm或者630nm680nm區(qū)域，且發(fā)光光譜的半峰寬較大時，才能落到葉綠素的有效吸收范圍內(nèi)。可見光中的大部分綠光被反射掉，350nm 以下的紫外線對植物有害，所以轉(zhuǎn)光劑的激發(fā)光譜的譜峰應(yīng)在綠光區(qū)和紫光區(qū)。2.2透光性 轉(zhuǎn)光膜中引入轉(zhuǎn)光劑只是改變了透過光的光譜比例，如透過的紫外光和黃綠光減少而透過的藍光和紅橙光增加，對薄膜的透光率沒有什么影響，但是對膜的霧度有一定的影