一种量子点聚合物转光薄膜及其制备方法

allin2025-07-23  25


本发明涉及量子点转光农膜,尤其涉及一种量子点聚合物转光薄膜及其制备方法。


背景技术:

1、光合作用是植物生命的基石,通过精准调控光波长、强度以及光照时长,可以显著提升作物产量。果蔬作物在光合作用过程中,植物叶绿体主要吸收日光中红色(630~700nm)和蓝色(400~500nm)部分的光谱,而紫外线、绿色和黄色几乎不被利用。因此,对作物进行补光生长已经成为光学农业的主要研究方向之一。

2、目前改善温室光照不足的问题主要通过人工光源来解决,使用红、蓝光发光二极管和激光补光灯作为植物照明的补光光源,但是这种补光方法对于温室大规模种植能耗较高,而且不符合节能减排要求,因此,发展新型高效率、低能耗的转光农膜补光技术,是农业领域减少碳排放的必要途径。

3、胶体量子点材料具有荧光量子产率高、转换效率高、光稳定性好等优点,广泛应用于光转换材料、照明显示、生物成像等领域;量子点材料的量子限域效应能够有效调控发射波长,将紫外线和黄绿光等植物叶绿体不吸收波段高效转换成光合作用常用红光波段,这些优点使其成为提高温室农作物光合作用和产量的理想转光农膜材料,但现有量子点转光农膜的转光效率相对较低,限制了其在农业领域的应用。


技术实现思路

1、本发明为解决上述问题,提供一种量子点聚合物转光薄膜及其制备方法,通过在聚合物基质中同时加入红光和绿光量子点材料,使其在太阳光照射下,绿光量子点吸收能量后传递给红光量子点,增强红光量子点的发光强度,从而提高量子点聚合物转光薄膜中红光的转光效率。

2、为实现上述目的,本发明采用以下具体技术方案:

3、本发明提供一种量子点聚合物转光薄膜的制备方法,包括如下步骤:

4、s1.将绿光量子点、红光量子点以及聚合物材料混合后,投入挤出机中造粒,制得量子点聚合物材料混合物;

5、s2.将量子点聚合物材料混合物放入吹膜机中,通过加热、挤出、吹胀工艺,制得量子点聚合物转光薄膜。

6、优选地,步骤s1中,绿光量子点的发光波长范围为520~560nm,红光量子点的发光波长范围为600~680nm。

7、优选地,绿光量子点和红光量子点均为钙钛矿量子点、ii-vi族量子点、iii-v族量子点、i-iii-vi族量子点、碳量子点、硅量子点中的至少一种。

8、优选地,步骤s1中,聚合物材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺中的至少一种。

9、优选地,步骤s1中,红光量子点的质量浓度为量子点聚合物材料混合物质量浓度的0.01~5wt%,绿光量子点的质量浓度为量子点聚合物材料混合物质量浓度的0.01~5wt%,聚合物材料的质量浓度为量子点聚合物材料混合物质量浓度的90~99.98wt%。

10、优选地,步骤s2中,吹膜机加热温度为80~150℃。

11、本发明还提供一种量子点聚合物转光薄膜,由上述制备方法制得,量子点聚合物转光薄膜的红光量子点掺杂有绿光量子点,用于在光照条件下将绿光量子点吸收的能量传递给红光量子点,以增强红光量子点的光转换能力。

12、优选地,绿光量子点的发光波长范围为520~560nm,红光量子点的发光波长范围为600~680nm。

13、优选地,绿光量子点和红光量子点均为钙钛矿量子点、ii-vi族量子点、iii-v族量子点、i-iii-vi族量子点、碳量子点、硅量子点中的至少一种。

14、与现有技术相比,本发明能够取得如下有益效果:

15、本发明提供的量子点聚合物转光薄膜,在传统聚合物薄膜中仅加入红光量子点转换剂的基础上,引入绿光量子点转光剂,通过在聚合物基质中同时加入红光和绿光量子点材料,在不增加薄膜工艺的前提下,利用吹膜技术制备得到量子点聚合物转光薄膜,使得在光照条件下,绿光量子点吸收能量后传递给红光量子点,增强红光转光剂的光转换能力,从而实现量子点聚合物薄膜的高效转光效果,促进作物的光合作用,提高作物产量。



技术特征:

1.一种量子点聚合物转光薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的量子点聚合物转光薄膜的制备方法,其特征在于:在所述步骤s1中,所述绿光量子点的发光波长范围为520~560nm,所述红光量子点的发光波长范围为600~680nm。

3.根据权利要求2所述的量子点聚合物转光薄膜的制备方法,其特征在于:所述绿光量子点和所述红光量子点均为钙钛矿量子点、ii-vi族量子点、iii-v族量子点、i-iii-vi族量子点、碳量子点、硅量子点中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的量子点聚合物转光薄膜的制备方法,其特征在于:在所述步骤s1中,所述聚合物材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的量子点聚合物转光薄膜的制备方法,其特征在于:在所述步骤s1中,所述红光量子点的质量浓度为所述量子点聚合物材料混合物质量浓度的0.01~5wt%,所述绿光量子点的质量浓度为所述量子点聚合物材料混合物质量浓度的0.01~5wt%,所述聚合物材料的质量浓度为所述量子点聚合物材料混合物质量浓度的90~99.98wt%。

6.根据权利要求5所述的量子点聚合物转光薄膜的制备方法,其特征在于:在所述步骤s2中,吹膜机加热温度为80~150℃。

7.一种量子点聚合物转光薄膜,由权利要求1~6任一项所述的量子点聚合物转光薄膜的制备方法制得,其特征在于:所述量子点聚合物转光薄膜的红光量子点掺杂有绿光量子点,用于在光照条件下将绿光量子点吸收的能量传递给红光量子点,增强红光量子点的光转换能力。

8.根据权利要求7所述的量子点聚合物转光薄膜,其特征在于:所述绿光量子点的发光波长范围为520~560nm,所述红光量子点的发光波长范围为600~680nm。

9.根据权利要求8所述的量子点聚合物转光薄膜,其特征在于:所述绿光量子点和所述红光量子点均为钙钛矿量子点、ii-vi族量子点、iii-v族量子点、i-iii-vi族量子点、碳量子点、硅量子点中的至少一种。


技术总结
本发明涉及量子点转光农膜技术领域,尤其涉及一种量子点聚合物转光薄膜及其制备方法,包括将绿光量子点、红光量子点以及聚合物材料混合后,投入挤出机中造粒,制得量子点聚合物材料混合物;将量子点聚合物材料混合物放入吹膜机中,通过加热、挤出、吹胀工艺,制得量子点聚合物转光薄膜。上述方法制得的量子点聚合物转光薄膜,在传统聚合物薄膜中仅加入红光量子点转换剂的基础上,引入绿光量子点转光剂,使得在光照条件下将绿光量子点吸收的能量传递给红光量子点,增强红光转光剂的光转换能力,从而实现量子点聚合物薄膜的高效转光效果,促进作物的光合作用。

技术研发人员:薛旭兰,朱洪波,张会丹,林星辰,申克文,宁永强,王立军
受保护的技术使用者:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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