聚偏氟乙烯基荧光膜的开发及应用
——文献综述
摘要：转光膜是一种具有将可见光中特定光波波长转化为另一波长的功能的薄膜，它可以将不利于植物生长的光波以及一些对植物生长无用的光波转化为可以促进植物光合作用的光波。本文介绍了传统稀土转光膜的不足之处并对其转光机理进行讨论并且介绍了一种具有聚集诱导发光（Aggregation-induced emission，AIE）效应的有机转光小分子四羟基四苯乙烯的合成以及转光膜的实验室制备。将四羟基四苯乙烯引入聚偏氟乙烯(PVDF)中制备成农业转光膜。将通过核磁共振（NMR）以及质谱来确定单体，通过紫外光谱（UV）和荧光光谱（MFS）测定膜的光物理性能。本文据此介绍了转光膜的转光原理并探究此转光膜的农业应用可能性。
关键字：转光膜；AIE效应；转光原理；荧光强度；
- 文献综述
- 课题背景
我国是世界上人口最多而农业资源相对不足的发展中国家，对于促进农业作物的生长以实现增产和改良农业作物品质的要求极大地促进了农业转光膜的发展。制备高效率，低成本的农用转光膜已经成为当前薄膜研究的主流。自农用转光膜概念于1983年被提出，再到被誉为“最有前途的功能性农膜”，农用转光膜已经成为我国功能性农用薄膜的最主要发展品种之一，农用转光膜的制备与应用得到了很大的关注。稀土铕（Ｅｕ）元素在光、电、磁等方面的性能突出，被广泛应用于稀土转光剂制备中；但稀土铕的价格昂贵，且其发射光谱单一，与植物光合作用匹配度不髙，不适合在农膜中广泛应用。目前，稀土转光剂因其拥有明显的光转换效应在农用转光薄膜中得到了广泛的发展和应用。但是稀土农用转光膜以紫外转红光为主，其特征转光峰的位置与农业作物的光合作用的最大吸收峰的位置并不完全匹配，缺少另外一种作物光合作用需要的光--蓝光。而且农用稀土转光膜的制备价格较高，转光膜不能得到大范围的推广和使用。
然而稀土农用转光膜的缺陷可以由一些有机类的荧光剂来弥补。2001年，唐本忠课题组发现了一类新型的发光材料--六苯基甲硅烷，其在稀溶液中几乎不发光，但是随着体系中不良溶剂水含量的增加，分子发生聚集，荧光强度大大增强，荧光量子产率显著提高，这与传统的聚集导致淬灭效应截然相反，为此他将这一现象命名为聚集诱导发光（aggregation-induced emission）现象，简称AIE效应[1]。拥有AIE效应的四羟基四苯乙烯（TPE(-OH)4）带有明显的发蓝光的效应，因而可以弥补农用稀土转光膜的转光功能单一的缺点。聚偏氟乙烯树脂（PVDF）具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能，且可以通过熔融挤出吹塑或流延成型制备成薄膜[3][5][6]。因而以四羟基四苯基乙烯和聚偏氟乙烯为原料制备农用转光膜具有很大的研究空间，给人以新思路[2][4]。
2.农用转光膜的光学设计原理
阳光射入地面的光波波长为280nm-3000nm，然而并不是所有波长的光都能被植物利用。植物光合作用光谱显示了植物生长需要的光波为红光（620nm-700nm）和蓝光（400nm-500nm），而对黄绿光（500nm-600nm）以及紫外光（低于380nm）的吸收和利用较弱，对植物的生长几乎不做贡献。植物生理学研究表明不同的光照强度和不同波长的光 , 对植物的生长和形成的作用是不一样的：
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