一种蓝光碳点、转光膜及其制备方法与应用

本发明涉及光转化材料，尤其涉及一种蓝光碳点、转光膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着人们生活生平的不断提高，对食品品质的要求也不断提高，对培育材料的要求也越来越高。农用大棚薄膜是培育优质果蔬的一个关键因素，农用转光膜的出现大大提高了农用薄膜对太阳光的利用率。转光膜作为一种功能性薄膜，可以改变光的波长，在农业种植、食品工业等领域有巨大的应用潜力。目前来讲，植物可以吸收红光和蓝光来促进植物中叶绿素的合成从而提高光合作用的效率，但是太阳光中还包括紫外线，不但不能被植物所吸收，同时还会对植物产生危害，导致植物发生一系列形态、生理和生化上的病理变化。如果将太阳光中不被植物所利用的紫光转换成红光和蓝光，将会对农业生产领域产生重大作用。

2、目前，转光剂大多数为有机荧光颜料及金属有机配合物，存在着光稳定性差、转光衰减快、透光率低等问题，传统荧光粉的应用也会因为无机发光材料的体积大而使薄膜在很大程度上失去通透性。虽然荧光染料、有机稀土配合物和无机稀土配合物这三种常见的光波长转换材料(转光剂)在高效利用太阳能和提高作物产量方面具有潜在优势，但这些转光剂在效率、成本、与温室膜的兼容性、光匹配、透光率六个方面还存在着许多不足。

3、碳点目前是人类发现的最有利的新型纳米材料之一，具有10nm以下的超细细胞尺寸的零维碳基纳米材料，由于反应条件温和、生物安全性高、光谱稳定性好等优异性质，具有广泛的应用前景。使用碳点作为新型的转光剂，将其与膜基质制备成转光膜，突破了传统转光剂的使用局限，对提高膜的整体性能有重要意义。因此，如何利用碳点作为转光剂制备转光膜成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种蓝光碳点、转光膜及其制备方法与应用。其目的是解决传统转光剂所存在的光稳定性差、转光衰减快和透光率低等技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种蓝光碳点的制备方法，包括以下步骤：

4、将柠檬酸、三乙醇胺和水混合后发生水热反应得到反应产物，反应产物顺次进行离心、过滤、透析和冷冻干燥，即得蓝光碳点；

5、所述柠檬酸、三乙醇胺和水的质量体积比为0.38～0.58g：200～400μl：15～25ml。

6、进一步的，所述水热反应的温度为85～95℃，水热反应的时间为6～10min。

7、进一步的，所述离心的转速为8000～12000r/min，离心的时间为15～20min；

8、所述过滤采用的滤膜的孔径为0.2～0.3μm；

9、所述透析的截留分子量为100～1000da，透析的时间为36～72h；

10、所述冷冻干燥的温度为-60～-75℃，冷冻干燥的时间为24～36h。

11、本发明提供了上述制备方法所制备得到的蓝光碳点。

12、本发明提供了包含上述蓝光碳点的转光膜，所述转光膜包含质量比为500～1500：5～50的膜基底和蓝光碳点；

13、所述转光膜的厚度为0.15～0.25mm。

14、进一步的，所述膜基底包括聚乙烯醇。

15、本发明提供了上述转光膜的制备方法，包括以下步骤：

16、将膜基底、蓝光碳点和水混合得到混合液，混合液经超声脱气、真空干燥即得转光膜；

17、所述膜基底、蓝光碳点和水质量体积比为500～1500mg：5～50mg：20～40ml。

18、进一步的，所述混合的时间为30～40min；所述超声脱气的功率为250～400w，超声脱气的时间为20～30min。

19、进一步的，所述真空干燥的真空度为8000～9000pa，真空干燥的温度为40～50℃，真空干燥的时间为12～16h。

20、本发明还提供了上述转光膜在植物生长中的应用。

21、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

22、1、本发明所制备的蓝光碳点采用柠檬酸和三乙醇胺为原料，原料廉价易获取；制备方法简单便捷，绿色可持续，适合大批量生产；

23、2、将本发明制备的蓝光碳点作为转光剂，蓝光碳点可均匀的分散在膜基底中，使该薄膜具有转光作用；

24、3、本发明所制备的转光膜的发射光谱范围广，且均在蓝光区域，可满足不同植物对蓝光区不同波长光质的需求；

25、4、本发明所制备的转光膜可以提高植物对太阳光的利用率，增强植物的光合能力，转光膜可将不利于植株生长的部分紫外光阻挡、吸收并转化为可被作物所吸收利用的蓝光，促进作物光合速率，增加农业产量；

26、5、本发明所制备的转光膜可被高能量短波长的紫外光激发并发射长波长低能量的蓝光，产生的能量差将以热能的形式释放，使膜覆盖的内部温度升高，可促进作物生长发育；

27、6、本发明所制备的转光膜因内部温度的升高和作物光合能力的提升，被该转光膜覆盖作物的生长速率要高于普通膜，能够促进作物生长发育和产量增加。

技术特征：

1.一种蓝光碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为85～95℃，水热反应的时间为6～10min。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离心的转速为8000～12000r/min，离心的时间为15～20min；

4.权利要求1～3任一项所述制备方法所制备得到的蓝光碳点。

5.一种包含权利要求4所述蓝光碳点的转光膜，其特征在于，所述转光膜包含质量比为500～1500：5～50的膜基底和蓝光碳点；

6.根据权利要求5所述的转光膜，其特征在于，所述膜基底包括聚乙烯醇。

7.一种权利要求5或6所述转光膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为30～40min；所述超声脱气的功率为250～400w，超声脱气的时间为20～30min。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述真空干燥的真空度为8000～9000pa，真空干燥的温度为40～50℃，真空干燥的时间为12～16h。

10.权利要求5或6所述的转光膜在植物生长中的应用。

技术总结
本发明属于光转化材料技术领域，本发明提供了一种蓝光碳点、转光膜及其制备方法与应用。其中，蓝光碳点的制备包括以下步骤：将柠檬酸、三乙醇胺和水混合后发生水热反应得到反应产物，反应产物顺次进行离心、过滤、透析和冷冻干燥，即得蓝光碳点。以蓝光碳点作为转光剂制备转光膜应用于植物生长中，该转光膜可将紫外光阻挡并吸收转换为与植物在蓝光区域吸收相匹配的发射光谱，可以提高植物的光合作用，加快植物种子的萌发，提高作物产量。

技术研发人员：于洪梅,朱岭,于思源,王绍艳
受保护的技术使用者：辽宁科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12