[发明专利]一种基于二苯甲酮衍生物的稀土配合物转光剂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种转光剂及其制备方法，是一种有利于植物光合作用的稀土有机物型转光剂，提供了一种有望用于农用转光膜的转光材料。

背景技术

农用转光膜是一种通过在塑料薄膜中添加转光剂来实现光的转换，它能将紫外光转换成对农作物光合作用有用的蓝紫光及红橙光（叶绿素最强的吸收带分别位于400～480nm的蓝紫光区和600～680nm的红橙光区），或将黄绿光转换成红橙光，从而改变透过膜的光质，促进植物对氮、磷、钾、锌等营养元素的吸收。同时又阻隔有害紫外光对植物的侵害，从而获得更好的温室效应和栽培效益，使棉花等经济作物增产、番茄等粮食作物增收。因此，要实现农膜光能转换、改善透过光质的关键在于高性能转光剂的开发。

光转换材料属于光致发光材料,在农膜市场上经常应用的光转换材料主要有三类：有机荧光染料、无机稀土化合物和稀土有机配合物。有机染料在长时间光照下易发生氧化分解,使用寿命较短，发光强度较低、成本高，自身带有颜色，加工时带有气味；无机稀土则耐潮解性能差，而且在树脂中分散性差，易团聚引起荧光猝灭,造成薄膜各项性能指标下降；稀土有机配合物则发光性能最佳，光转换效率高，与树脂基体相容性好，是非常有前途的一类转光剂。

稀土有机转光剂的发光性能强烈依赖于配体，要求配体有较大的光吸收系数，当配体吸收光能后被激发，经系间窜跃非辐射跃迁处于最低三重态³T的配体通过键的振动耦合向中心稀土离子进行能量传递（Dexter规则）；稀土离子经过间接吸收能量激发后在4f组态内辐射跃迁而发出强的特征荧光。因此通过对有机配体的合理选择使得配体的最低三重态能级与稀土离子的辐射跃迁能级匹配，充分利用Dexter能量传递规则是调控稀土离子获得高强度和高效率发光输出的非常有效方法。目前常用的有机配体有β-二酮化合物、1,10-邻菲罗啉、联吡啶和芳香羧酸等，其中主配体β-二酮化合物光稳定性差，成本高。

二苯甲酮衍生物作为非常重要的紫外光吸收剂，能够强烈吸收280～380nm的紫外光，吸收波带宽。而且均具有刚性的芳环平面结构，受到紫外光激发后产生强烈的π→π^*电子跃迁。与β-二酮配体结构相似，含有能与稀土离子形成较强配位键的氧原子和氮原子，均能提供两个配位点以双齿方式与稀土离子配位（O^∧O或N^∧O型）。同时它们还具有类似β-二酮配体的优点，苯环上的羟基去质子后变成一个带负电荷的配位点与稀土离子形成中性配合物，使得配合物更加稳定。因此二苯甲酮衍生物非常适合用来作为稀土离子的有机配体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农膜用稀土有机配合物型转光剂及其制备方法，即采用二苯甲酮衍生物取代以前常用的有机配体与稀土离子（Eu³⁺、Sm³⁺）反应来制备稀土有机配合物。本发明的转光剂合成方法简单，生产成本低，产率高，发光强度高，光稳定性好，具有紫外转适于农作物生长的红橙光特性。

本发明的技术方案为：一种稀土有机配合物转光剂，其化学组成通式为：[(RE)_mL₃]，其中RE为Eu或Sm中的一种，m=1或2，L为二苯甲酮衍生物，结构式为：

其中R、R'为烷基、烷氧基、羟基、或羧基等。

上述稀土有机物转光剂的制备方法如下：

1、稀土盐的制备

用过量的氧化铕（Eu₂O₃）或氧化钐（Sm₂O₃）分别与硝酸或盐酸，搅拌3个小时，过滤，滤液pH值为中性，将滤液在70℃中的水浴中加热直至完全干燥，即可获得Eu(NO₃)₃·6H₂O，Sm(NO₃)₃·6H₂O，或EuCl₃·6H₂O，SmCl₃·6H₂O。

2、稀土有机物转光剂的制备

按化学计量称取上述稀土盐、二苯甲酮衍生物（L）分别溶入乙醇中配成溶液，混合两种溶液加热回流反应2个小时，出现大量淡黄色沉淀，用滤纸将沉淀滤出，乙醇洗涤多次，烘干，制得转光剂产品。