雙功能光轉換劑的製備及其在棚膜中的套用研究

《雙功能光轉換劑的製備及其在棚膜中的套用研究》是依託華南農業大學，由劉曉瑭擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雙功能光轉換劑的製備及其在棚膜中的套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉曉瑭
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

由轉光材料製備的農用轉光膜對於促進植物生長具有獨特的優勢和廣闊的套用前景，引起了各國政府和科學家的高度重視。本項目針對光轉換劑的發射光譜與葉綠素光合作用的吸收光譜匹配性較差、太陽光能利用率較低等問題，提出開展雙功能光轉換劑的設計、製備及其套用研究。本項目將設計一類能同時將太陽光中的紫外光轉換為藍光及將綠光轉換為紅光的複合材料；研究製備方法對材料的組成、結構和性能的影響，深刻認識組成、結構和粒度與材料發光性能之間的內在關係和變化規律，建立物理模型，探索光轉換的過程和機理；將此類材料添加到薄膜中製成轉光棚膜，開展其在蔬菜栽培中的初步套用試驗。本項目的研究和完成，將獲得一類轉光效率優異的新型轉光材料，將對光轉換機理提出新的理解和認識；為採用新材料技術實現高品質作物的安全增產，為稀土發光材料在農業領域的廣泛套用提供重要基礎和可靠依據。

結題摘要

轉光膜由於含有轉光劑可調整太陽光透過大棚時的光質，從而為植物提供更多有利於葉綠素光合作用的藍光或／和紅光，從而促進作物的生長。具有廣泛的套用領域和獨特的優勢，因此受到各國政府和科學家的重視。但是在以往的研究中存在著轉光劑的發射光譜和葉綠素的吸收光譜匹配性差、太陽光利用率不高的問題。本項目針對這兩個問題，開展了設計和探找雙功能轉光劑的工作，並研究了其構效關係以及設計製備轉光膜後通過大田覆膜試驗驗證其轉光效果。研究結果的主要的創新點：（1）（複合）硫化物、（複合）氟化物、鹼土鋁酸鹽、氮化物等體系吸收紫外線和／或綠光後的發射光譜主峰位於450nm的藍光光譜和／或主峰位於650nm的紅光光譜，且均為寬頻發射，與葉綠素光合作用的吸收光譜相匹配；並且具有峰位和強度可調的特性，為設計滿足不同光質需要的轉光膜奠定了物質基礎。（2）不同配方和不同生產工藝的轉光膜，用於蔬菜、茶葉、藥材的種植和蔬菜育苗、水稻育秧後，均能促進根系更加健壯的生長發育、增加葉面積，提高有效光合效率，進而提高作物產量20%～65%、改善作物品質，減少病蟲害的發生，具有肥效和藥效作用。對轉光機理有了新的認識，為稀土發光材料在農業領域的廣泛套用提供了重要基礎和可靠依據。（3）建立並推廣“光學農業”的思想並獲得業界的認同，為今後更深入開展光學對促進農業發展的研究奠定學術思想和平台。發表研究論文8篇，授權專利13件，申請專利6件，參與專著編寫1部，主辦“第一屆光學農業學術研討會”1次，期間6名碩士研究生畢業，在讀碩士研究生4名。