促进植物生长的荧光粉及其制备方法、使用方法与应用

本发明涉及发光材料，尤其是涉及一种促进植物生长的荧光粉及其制备方法、使用方法与应用。

背景技术：

1、光是植物生长发育的重要环境因素，它不仅是植物进行光合作用的重要来源，而且是植物生长发育过程中的重要调控因子。植物在生长发育的过程中，不仅受到太阳光强的制约，而且受光质的影响。植物并不需要所有波段的光，蓝光、红光和远红光在控制植物光形态建成中发挥关键作用，主要需要红光(600～700nm)以及远红光(700～750nm)以及太阳光的蓝光部分(400～500nm)。在光合作用中，蓝光可以激发叶绿素b的吸收，表现为促进植物的新陈代谢，红光能够促进植物的开花和果实成熟，而远红光控制着植物从萌发到成熟的整个生命周期，除此以外区域的光基本不被植物所吸收，可见植物对太阳光的利用效率很低。探索如何提高植物对太阳光的利用率，对植物的生长发育具有重要意义。

2、植物生长用荧光粉是一类转光剂，属于光致发光的发光材料，具体来说指荧光粉依赖外界光源进行照射，从而获得能量，发射出有利于植物生长所需要的光，所以荧光粉在农业生产中具有重要的应用。目前，植物生长用荧光粉一般是用做led植物生长灯，而市面上常见的效果较好的led植物生长荧光粉通常采用价格昂贵的氮化物、氮氧化物，通过人工补光的形式促进植物的生长和发育。一方面氮(氧)化物荧光粉的合成工艺都比较复杂，合成条件较为苛刻，极大地限制了它的实际应用；另一方面，批量化的植物led灯需要极高的电力资源，应用到农作物的附加成本提高，适用的农业环境较为苛刻，使其难以进行大规模的应用。

3、综上所述，研究一种新型的高效率低成本的植物生长用荧光粉十分必要。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种促进植物生长的荧光粉及其制备方法、使用方法与应用，本发明制得的荧光粉在近紫外光和太阳光照射下能发出深红光。该荧光粉的激发光谱基本覆盖整个可见光区，能有效地将太阳光转化为植物所需的红光，提高植物对太阳光的利用率，促进植物生长。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种促进植物生长的荧光粉，该荧光粉的化学表达式为ca2-2xnaxgdxmgwo6：ymn4+,其中0.1≤x≤0.6,0.1％≤y≤1.1％。

3、优选的，该荧光粉的化学表达式为ca0.8na0.6gd0.6mgwo6：0.5％mn4+。

4、本发明提供了一种促进植物生长的荧光粉的使用方法，由该荧光粉制成的光转换膜，将接收到的太阳光转换为波长范围在600至800纳米的红光。

5、本发明提供了一种促进植物生长的荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

6、s1按照化学通式ca2-2xnaxgdxmgwo6：ymn4+，0.1≤x≤0.6,0.1％≤y≤1.1％的化学计量比称取原料，其中原料包括钙化合物、钠化合物、钆化合物、镁化合物、钨化合物和锰化合物，混匀再加入助熔剂，然后与乙醇混合后进行研磨、烘干，得到混合原料；

7、s2将步骤s1制得的混合原料置于管式炉中以5℃/分钟的升温速率升温至1280℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温，得到煅烧物。

8、s3将煅烧物研磨，得到荧光粉。

9、优选的，钙化合物包括碳酸钙、钙的氢氧化物、钙的硝酸盐、钙的碳酸盐、钙的硫酸盐、钙的磷酸盐中的一种或多种；

10、钠化合物包括碳酸钠、钠的氢氧化物、钠的硝酸盐、钠的碳酸盐、钠的硫酸盐或钠的磷酸盐中的一种或多种；

11、镁化合物包括氧化镁、镁的氢氧化物、镁的硝酸盐、镁的碳酸盐、镁的硫酸盐或镁的磷酸盐中的一种或多种；

12、钆化合物包括氧化钆、钆的氢氧化物、钆的硝酸盐、钆的碳酸盐、钆的硫酸盐或钆的磷酸盐中的一种或多种；

13、钨化合物包括钨酸铵、钨的氢氧化物、钨的硝酸盐、钨的碳酸盐、钨的硫酸盐或钨的磷酸盐中的一种或多种；

14、锰化合物包括碳酸锰、锰的氢氧化物、锰的硝酸盐、锰的碳酸盐、锰的硫酸盐或锰的磷酸盐中的一种或多种。

15、优选的，所述助熔剂为2-10wt％的氟化钠。

16、本发明提供了一种促进植物生长的荧光粉在植物生长方面的应用。

17、优选的，用于生菜生长时，将荧光粉制成光转换膜，将至少两张该光转换膜均匀布置于生菜植株底部周围及其他放置方式，光转换膜与水平面之间的夹角为25～45°之间。

18、因此，本发明采用上述的一种促进植物生长的荧光粉及其制备方法、使用方法与应用，采用异价阳离子共取代的策略制备荧光粉，以ca2mgwo6基质，用na+、gd3+、分别去取代ca2+的位点，成功制备出ca2-2xnaxgdxmgwo6：ymn4+荧光粉，na+、gd3+的掺杂成功打破了mn4+周围的结构对称性，打破了3d轨道的禁止跃迁，也会减少非辐射跃迁的能量损失，对发光性能有着巨大的提升，使得发光强度相对于改性前提升了近10倍以上，具有以下优点：

19、1、原料来源广泛，价格低廉，可有效降低成本，可以大批量规模生产。

20、2、制备方法简单、效率高，对设备要求低，绿色环保无污染。

21、3、荧光粉的激发光谱基本覆盖整个可见光区，能够有效地将太阳光转化为植物所需的红光，提高植物对太阳光的利用率，促进植物生长。

22、4、荧光粉可直接利用并转化太阳光，无需与芯片组合使用，使用时不消耗电能。同时也可以将其作为植物生长转光膜转换为植物主要所需要的红光。

23、5、该荧光粉采用全新的异价阳离子共取代的策略制备，使其荧光粉的量子效率得到巨大提升。

24、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种促进植物生长的荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学表达式为ca2-2xnaxgdxmgwo6：ymn4+,其中0.1≤x≤0.6,0.1％≤y≤1.1％。

2.根据权利要求1所述的一种促进植物生长的荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学表达式为ca0.8na0.6gd0.6mgwo6：0.5％mn4+。

3.根据权利要求1所述的一种促进植物生长的荧光粉的使用方法，其特征在于，由该荧光粉制成的光转换膜，将接收到的太阳光转换为波长范围在600至800纳米的红光。

4.根据权利要求1-2任意一项所述的一种促进植物生长的荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种促进植物生长的荧光粉的制备方法，其特征在于，钙化合物包括碳酸钙、钙的氢氧化物、钙的硝酸盐、钙的碳酸盐、钙的硫酸盐、钙的磷酸盐中的一种或多种；

6.根据权利要求4所述的一种促进植物生长的荧光粉的制备方法，其特征在于，所述助熔剂为2-10wt％的氟化钠。

7.根据权利要求1-2任意一项所述的一种促进植物生长的荧光粉在植物生长方面的应用。

8.根据权利要求7所述的一种促进植物生长的荧光粉在植物生长方面的应用，其特征在于，用于生菜生长时，将荧光粉制成光转换膜，将至少两张该光转换膜均匀布置于生菜植株底部周围及其他放置方式，光转换膜与水平面之间的夹角为25～45°之间。

技术总结本发明公开了一种促进植物生长的荧光粉及其制备方法、使用方法与应用，属于发光材料技术领域，该荧光粉的化学表达式为Ca<subgt;2‑</subgt;<subgt;2x</subgt;Na<subgt;x</subgt;Gd<subgt;x</subgt;MgWO<subgt;6</subgt;：yMn<supgt;4+</supgt;,其中0.1≤x≤0.6,0.1％≤y≤1.1％。按照化学通式Ca<subgt;2‑2x</subgt;Na<subgt;x</subgt;Gd<subgt;x</subgt;MgWO<subgt;6</subgt;：yMn<supgt;4+</supgt;，0.1≤x≤0.6,0.1％≤y≤1.1％的化学计量比称取原料，混匀再加入助熔剂，然后与乙醇混合后进行研磨、烘干，得到混合原料；然后置于管式炉中以5℃/分钟的升温速率升温至1280℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温，得到煅烧物，研磨后，得到荧光粉。本发明制得的荧光粉在近紫外光和太阳光照射下能发出深红光。该荧光粉的激发光谱基本覆盖整个可见光区，能有效地将太阳光转化为植物所需的红光，提高植物对太阳光的利用率，促进植物生长。技术研发人员：王育华,濑户孝俊,李成承受保护的技术使用者：兰州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26