新型纳米仿生态转光农膜的研究

新型纳米仿生态转光农膜的研究内容摘要：

新型纳米仿生态转光农膜的研究 周宁琳 1,2,3,，马银陈 1,2，伏阳 1,2，魏少华 1,2,3，李利 1,2,3，章峻 1,2,3，沈健 1,2,3* (1. 南京师范大学化学与环境科学学院，南京，210097；2.江苏省生物医药功能材料工程研 究中心，南京，210097； 3.江苏省表面与界面工程技术研究中心，南京，210093) 农业关系到国计民生，是国民经济的基础。我国农业三大生产资料之一的农用塑料薄膜 是国家重点发展的行业。2005 年度我国农地膜的应用量已超过 100 万吨，比 2004 年增长 20%以上，是历史之最，预计到 2010 年农用薄膜的应用量将超过 200 万吨，市场前景十分 广阔。 近年来,我国农膜的功能化和高性能化越来越成为农膜发展的主流。农膜光转换设计原则 是依据光生态学原理, 在农用薄膜中引入转光剂以实现光能转换,以达到改善塑棚温室透过的 光质、提高光能综合利用率。在农作物增产、早熟、品质改良等方面与普通膜及现有功能膜相比, 有着更为明显的优势[1-4]。本研究将聚合物/黏土插层复合技术与稀土发光材料相结合，制备 出新型的纳米仿生态转光农膜（以下简称转光膜），在江苏省金坛市儒林镇连续两年的大田 应用试验表明，农作物产量大幅度提高，果实品质得到很大改善。 转光膜的制备系将聚乙烯树脂、功能性改性母料、纳米仿生态转光剂→吹塑成型工艺→纳米 仿生态转光农膜。 试验区苫盖的纳米仿生态转光农膜与山东“清田”牌聚乙烯三层复合耐老化流滴膜为对照 膜(以下简称对照膜)进行了田间对比试验。两个栽培区的整地、施肥等田间管理完全一样，另 外保温、通风等管理措施也相同。于 2004、2005 年连续两年定植 906 西红柿。 180 1500 160 140 a: 5.82(1.532nm)  ex:246nm  ex:297nm  ex:322nm 120 1000 500 intensity CPS 100 C 80 60 40 b: 4.92(1.79nm) 20 0 0 2 4 6 8 300 10 2 (Degree) 图 1 Figure 1 XRD patterns of (a) MMT, 400 500 600 700 800 /nm Figure 2 The excitation ( a) and emission (b)O-MMT and (c) nano-photo-ecology PE film ( b) spectra of the nano-photo-ecology PE film 由图 1 可见改性蒙脱土（b）的层间距为 1.79nm，大于原土（ a）的层间距（ 1.5 nm），说明纳米仿生态稀土转光剂，不仅能发光，而且确实可插入到黏土的微观夹层中， 导致层间距变大。纳米仿生态转光剂含量为 0.2%的 PE 复合物中 d001 衍射峰消失，表明黏土 片层已被撑开，完全剥离，并均匀分散到 PE 基体中。 图2为不同激发波长下PE/黏土纳米复合材料的发射光谱图，说明PE纳米仿生态稀土转光 农膜具有高效地将不同波段的紫外光（246nm、297 nm、322nm）转换成发蓝紫光及青光 * 基金项目 : *江苏省教育厅高新技术产业发展项目（JHB05-21）资助项目 （480-450-400-380nm）以及可提高棚温的红外光（720-800nm）荧光的特殊功能。 通过纳米插层复合的方法使纳米仿生态稀土转光剂以纳米结构单元在 PE 基体中的剥离、 分散与基体复合，且纳米仿生态转光剂与 PE 基体具有良好相容性，所制备的纳米仿生态转 光农膜的力学性能也得到了改善（膜的拉伸强度和断裂伸长率高），从而使转光农膜的抗风 雪等自然灾害能力增强，同时兼有耐候、保温、延长流滴剂使用寿命等功能。 表 1 2004、2005 转光膜产量及效益对比 转光膜 日期 对照膜 亩产(斤) 售额 (元) 2004 年 12694 14768 2005 年 13000 20593 亩产增产率 售额增加率 售额(元) (%) （%） 10348 11172 22.64 32.2 9845 14998 32.05 37.3 亩产(斤) 大田实验表明采用纳米生态转光农膜进行西红柿种植不仅能够提高产量而且可以提高西 红柿的品质（维生素、固型物、糖份的含量都有显著增加）, 投入产出比高达 1:30，经济效益 非常显著。 连续两年的大田应用试验表明，纳米仿生态稀土转光农膜 是一种高附加值农用薄膜，其 荧光寿命可与膜的寿命同步，既能减轻农作物紫外辐射伤害（对 240~340nm 紫外光有强吸收 转光效应），又可大幅度提高农作物产量和品质。因转光农膜中的 380-480nm 较强宽带发射 且具有适宜的蓝红光比值，可使农作物品质大为提高，同时达到早熟增产的目的，转光膜内 西红柿产品上市比对照膜早 7 天，可比现有品牌功能膜增产 20%以上，亩增效益 30%以上。 参考文献 [1]李建宇，稀土配合物发光材料的合成，现代化工，2001，21（4）：13 [2]秦伟程.农膜用转光剂研究与应用进展. 2005年首届全国塑料橡胶添加剂发展论坛,2005； 120 [3] 王平利,曹国荣.转光膜性能研究相关问题的探讨.北京印刷学院学报,2005,13(2);21 [4]Vijaya Subramanian and Deborah G. Evans. Excitation Energy Transfer in Model LightHarvesting Antennae. J. Phys. Chem. B, 2004, 108,1085 Study on the novel nano-photo-ecology film for agriculture Zhou Ning-lin1,2,3,Ma yin-chen 1,2 , Fu yang1,2, Wei Shao-hua1,2,3, Li Li1,2,3, Zhang Jun 1,2,3, Shen Jian 1,2,3* (1.College of Chemistry and Environmental Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, 2.Jiangsu Engineering Research Center for Bio-medical Function Materials, Nanjing 210097, 3.Jiangsu Research Center of Surface and Interface Engineering and Technology, Nanjing 210093) Abstract: A novel exfoliated nano-photo-ecology agricultural film were synthesized by polymer/clay nanocomposite intercalated technology, and characterized by XRD, fluorescence spectra. Application tests show that the nano-photo-ecology agricultural film can not only enhancing photosynthesis and promoting plant growth, but also improve the tomato quality and markedly raise the yield and benefit. Keywords: nano-photo-ecology polyethylene film agriculture application tests