[发明专利]一种氮掺杂碳点配位稀土的多色可调发光复合材料及其制备的多色转光农膜

说明书

本发明是属于农业材料领域，具体涉及氮掺杂碳点配位稀土的多色可调发光复合材料，以及利用该材料制备的多色转光农膜及其制备方法，通过借助氮掺杂的碳点的表面官能团的可修饰性，将稀土元素的配合物接到氮掺杂碳点的表面，由于氮掺杂碳点的荧光具有调控性，通过改变氮掺杂碳点的荧光激发波长控制其发射波长，使得氮掺杂碳点的能量与稀土元素的能量相匹配，提高了转光效率，提高了荧光颜色的多样性，从而提高了发光复合材料的转光效率与转光质量，用该方法得到的多色转光农膜，制备简单，易操作，原料来源广泛，绿色环保，可应用于农业生产促进多种作物的生长，提高作物的产量与质量。

技术领域

本发明属于农业材料领域，具体涉及一种氮掺杂碳点配位稀土的多色可调发光复合材料及其制备的多色转光农膜。

背景技术

转光农膜是一类能将日光中对植物光合作用有害或无用的紫外光、绿光等转化为光合作用所需的红光、蓝光的新型功能性农膜。当前常用的转光材料主要分为有机染料类、无机盐类、稀土配合物类。便宜、转光效率高，与高分子材料有很好相容性的有机无机复合转光材料是转光农膜未来发展的重点。

碳点(又称为碳量子点)在紫外-可见区具有强的吸收，具有粒径小、耐光漂白、有一定化学惰性、不含有毒元素的优点。到目前为止，已经建立了一系列制备碳点的新方法，并通过掺杂的方法可进一步提高碳点发光性能，调节其发光光谱范围；CN 103911151 A号专利文献公开了一种荧光性能可调的硫磷氮共掺杂碳点及其制备方法；CN 104528692 A号专利文献公开了一种氮掺杂荧光碳点的合成方法，但这些方法制备的碳点发射波长较短，颜色多为蓝色或绿色，而发射波长较长的碳点，荧光量子产率都不理想；没有特定的吸收波长，固定激发波长时，荧光发射波长单一。以上研究往往仅仅局限于发射波长较短的碳点的制备，通过进一步修饰提高其发射波长，文献报道较少，特别是将碳点作为转光材料用于农用转光膜更是未见文献报道。

稀土元素具有独特的未充满的4f电子结构，f轨道电子被外层电子屏蔽，受外层的影响不大，因此，稀土荧光材料具有吸收能力强、荧光强度高、单色性好以及荧光寿命长等优点。CN 1648172 A号专利文献公开了一种稀土包膜转光材料的制备工艺，该转光材料在太阳光激发下能发射出红橙光或蓝紫光，具有转光和保温双重性能。CN 101020822 A号专利文献公开了一种具有生态生理特性的稀土转光剂及含有该稀土转光剂的转光膜的制备方法，该转光材料能吸收紫外光发射出蓝紫光和红橙光，满足植物光合作用需求。但由于稀土离子在紫外和可见光区吸收系数小，稀土配合物难以加工，荧光颜色较为单一，易荧光猝灭，造价昂贵等缺点限制了其广泛的应用。

因此是否能够将氮掺杂荧光碳点与稀土元素有机结合在一起获得一种全新的转光材料，成为本领域技术人员可以考虑的研发方向。

发明内容

本发明针对现有技术存在的空白，提供了一种氮掺杂碳点配位稀土的多色可调发光复合材料，以及利用该材料制备的多色转光农膜及其制备方法，通过借助氮掺杂的碳点的表面官能团的可修饰性，将稀土元素的配合物接到氮掺杂碳点的表面，由于氮掺杂碳点的荧光具有调控性，通过改变氮掺杂碳点的荧光激发波长控制其发射波长，使得氮掺杂碳点的能量与稀土元素的能量相匹配，实现了两者之间的能量共振转移，提高了稀土元素在紫外或可见光区的吸光率，进而提高了转光效率，获得了在可见光区同时发射出包括氮掺杂碳点和稀土元素原有荧光在内的多种荧光颜色的转光材料，提高了荧光颜色的多样性，从而提高了发光复合材料的转光效率与转光质量。用该方法得到的多色转光农膜，制备简单，易操作，原料来源广泛，绿色环保，可应用于农业生产促进多种作物的生长，提高作物的产量与质量。

本发明的具体技术方案是：

本发明首先提供了一种氮掺杂碳点配位稀土的多色可调发光复合材料，其主要组分含量为：

每升乙醇中，氮掺杂碳点0.5～10g，稀土盐3～5g，配体8～16g；