1.本发明涉及一种可直接叶面喷施的转光材料及其制备方法与应用，属于转光材料技术领域。
背景技术：
2.近年来有关光转换的研究比较活跃，将光线转换为有利于光合作用的波段，对发展高科技农业具有重要意义。农用塑料转光薄膜能将日光中对植物光合作用有害或无用的紫外光、绿光等转化为光合作用所需的红光与蓝光的化学物质，逐渐成为研究热点。国内外研究者以pet，pvc，pva等薄膜为基体，成功制备出掺荧光染料、稀土有机配合物转光材料的转光膜。但是由于分子小以及与棚膜基础树脂的相容性不好而造成膜内转光材料的溢出，影响转光效果；同时由于现有转光材料制备工艺复杂、成本高，需要在棚膜制造中与棚膜基础树脂结合才能使用，极大限制了转光材料在农业领域的应用。
3.因此，发展可以直接叶面喷施使用的转光材料对于阳光不足的春冬季大棚蔬菜生产具有重要的作用，对我国发展高科技农业有着重要意义。中国专利文献cn110278860a公开了一种促进豆芽光合作用的叶片表面的纳米转光方法。制备方法具体包括以下步骤：油浴回流法制备溶胶二氧化硅；油浴回流和水热法制备六方相nayf4:yb,er上转换纳米颗粒；水热法制备cds；通过机械搅拌方式将溶胶二氧化硅、碳点与nayf4:yb,er复合，洗涤干燥得到nayf4:yb,er/碳点纳米复合转光材料。该专利所得纳米复合发光材料配成悬浊液喷洒于豆苗叶片表面，实现叶片表面转光(吸收近红外光发射红光)，从而促进豆苗光合速率。但该发明专利中nayf4:yb,er/碳点纳米复合转光材料制备过程和所需原料、设备较为繁琐，需分别制备nayf4:yb,er纳米颗粒、二氧化硅溶胶和碳点，且nayf4:yb,er纳米颗粒制备过程需经沸腾回流、高温反应和多次离心分离等过程，而碳点制备也需高温反应和离心等过程，在原料、设备装置和能耗方面投入较高；且该发明使用稀土元素为中心离子价格高昂。同时该发明专利最终产物形态为固态nayf4:yb,er/碳点纳米复合发光材料，需经研磨成颗粒后与水混合形成悬浊液使用，纳米颗粒在水中易团聚沉淀，无法保证喷施时悬浊液稳定均一，从而无法保证转光材料均匀喷洒在叶片表面。
技术实现要素：
4.针对现有技术存在的不足，本发明提供一种可直接叶面喷施的转光材料及其制备方法与应用。本发明解决了常用有机转光材料罗丹明b光照下容易光漂白的问题；解决了转光材料制备成本高、工艺复杂，无法水溶形成均一溶液直接叶面喷施使用的问题。本发明所用原料价廉易得，工艺简单，成本低；所得转光材料在常温下不凝固，稳定均一，可直接喷施使用，且能够保证转光材料均匀喷洒在叶片表面；本发明转光材料能够将绿光转换成植物叶片可吸收利用的红橙光，有效提高光合作用，显著提高作物的产量和质量。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种可直接叶面喷施的转光材料，包括如下重量份的原料制备得到：琼脂0.1-2
份、水20-30份，环氧氯丙烷2-10份，罗丹明b 0.1-1份。
7.根据本发明优选的，所述可直接叶面喷施的转光材料，包括如下重量份的原料制备得到：琼脂0.1-0.5份、水22-26份，环氧氯丙烷5-9份，罗丹明b 0.1-0.2份。
8.优选的，所述可直接叶面喷施的转光材料，包括如下重量份的原料制备得到：琼脂0.3份、水24份，环氧氯丙烷7份，罗丹明b 0.15份。
9.上述可直接叶面喷施的转光材料的制备方法，包括步骤：
10.将琼脂、环氧氯丙烷充分分散于水中，经反应得到活化的琼脂；加入罗丹明b，反应得到可直接叶面喷施的转光材料。
11.根据本发明优选的，琼脂和环氧氯丙烷的反应温度为60-100℃，反应时间为1-5h；优选的，反应温度为80℃，反应时间为3h。琼脂中的羟基与环氧氯丙烷的氯基发生置换反应，从而将活泼的环氧基团引入琼脂分子结构中。
12.根据本发明优选的，加入罗丹明b后的反应温度为60-100℃，反应时间为1-5h；优选的，反应温度为80℃，反应时间为3h。活化的琼脂中的环氧基团与罗丹明b的羧基发生接枝反应。
13.上述可直接叶面喷施的转光材料的应用，直接或者经稀释后喷施于作物叶面，以将太阳光中的绿光转换成植物叶片可吸收利用的红橙光。
14.本发明的技术特点及有益效果如下：
15.1、本发明使用价格低廉的琼脂为基质，通过环氧氯丙烷将琼脂活化，把活泼的环氧基团引入琼脂分子结构上，使琼脂熔化后在常温下不发生凝固。然后将罗丹明b引入琼脂的分子结构中，最终制备得到转光材料。本发明转光材料所用原料价廉易得，工艺简单，无需控制严苛的反应条件，无需使用复杂的反应设备，成本低。
16.2、有机染料转光剂罗丹明b致命的缺点就是在太阳光长时间照射的条件下容易氧化分解，罗丹明b在高强度激发光照射下，荧光强度会逐渐减弱，出现光漂白现象。本发明通过对罗丹明b化学修饰有效的克服了上述问题，显著提高了罗丹明b抗光漂白的能力，所得转光材料能够有效将绿光转换成植物叶片可吸收利用的红橙光，且能够稳定长时间发挥上述作用。
17.3、本发明解决了转光材料无法水溶形成均一溶液直接叶面喷施使用的问题。本发明所得转光材料在常温下不凝固，且稳定均一，可直接喷施使用，且能够保证均匀喷洒在叶片表面；同时其具有粘性，叶面喷施时可以使转光材料较好附着在叶片表面，减少液滴滑落等损失。本发明转光材料能够将绿光转换成植物叶片可吸收利用的红橙光，显著增强植物的光合作用，显著增加植物的株高、鲜重和干重，提高作物产量和质量。
附图说明
18.图1是罗丹明b溶液和本发明实施例1制备的转光材料溶液的荧光强度随时间的变化曲线；
19.图2是琼脂和本发明实施例1制备的转光材料的红外光谱；
20.图3是试验例3中不同处理下辣椒幼苗的光合速率、株高、鲜重和干重数据图；
21.图4是试验例3中不同处理下玉米幼苗的光合速率、株高、鲜重和干重数据图。
具体实施方式
22.下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
23.同时下述实施例和对比例中，如无特别说明，所用材料均可商购获得，所用的方法均为本领域的常规方法。
24.实施例1
25.一种可直接叶面喷施的转光材料，包括如下重量份的原料制备得到：琼脂0.3g、水24g，环氧氯丙烷7g，罗丹明b 0.15g。
26.上述可直接叶面喷施的转光材料的制备方法，包括步骤：
27.(1)琼脂的活化：将0.3g琼脂溶于3g蒸馏水中，将7g环氧氯丙烷与21g蒸馏水混合；将上述溶液混合，并用磁力搅拌器80℃连续搅拌3h，琼脂中的羟基与环氧氯丙烷的氯基发生置换反应，从而将活泼的环氧基团引入琼脂上，得到活化的琼脂。
28.(2)将0.15g罗丹明b溶解于活化后的琼脂中，80℃下持续搅拌3h即得可直接叶面喷施的转光材料。
29.实施例2
30.一种可直接叶面喷施的转光材料，包括如下重量份的原料制备得到：琼脂0.1g、水20g，环氧氯丙烷2g，罗丹明b 0.1g。
31.上述可直接叶面喷施的转光材料的制备方法，包括步骤：
32.(1)琼脂的活化：将0.1g琼脂溶于3g蒸馏水中，将2g环氧氯丙烷与17g蒸馏水混合；将上述溶液混合，并用磁力搅拌器80℃连续搅拌3h，琼脂中的羟基与环氧氯丙烷的氯基发生置换反应，从而将活泼的环氧基团引入琼脂上，得到活化的琼脂。
33.(2)将0.1g罗丹明b溶解于活化后的琼脂中，80℃下持续搅拌3h即得可直接叶面喷施的转光材料。
34.实施例3
35.一种可直接叶面喷施的转光材料，包括如下重量份的原料制备得到：琼脂2g、水30g，环氧氯丙烷10g，罗丹明b1g。
36.上述可直接叶面喷施的转光材料的制备方法，包括步骤：
37.(1)琼脂的活化：将2g琼脂溶于3g蒸馏水中，将10g环氧氯丙烷与27g蒸馏水混合；将上述溶液混合，并用磁力搅拌器80℃连续搅拌3h，琼脂中的羟基与环氧氯丙烷的氯基发生置换反应，从而将活泼的环氧基团引入琼脂上，得到活化的琼脂。
38.(2)将1g罗丹明b溶解于活化后的琼脂中，80℃下持续搅拌3h即得可直接叶面喷施的转光材料。
39.实施例4
40.一种可直接叶面喷施的转光材料，包括如下重量份的原料制备得到：琼脂0.1g、水22g，环氧氯丙烷5g，罗丹明b 0.1g。
41.上述可直接叶面喷施的转光材料的制备方法，包括步骤：
42.(1)琼脂的活化：将0.1g琼脂溶于3g蒸馏水中，将5g环氧氯丙烷与19g蒸馏水混合；将上述溶液混合，并用磁力搅拌器80℃连续搅拌3h，琼脂中的羟基与环氧氯丙烷的氯基发生置换反应，从而将活泼的环氧基团引入琼脂上，得到活化的琼脂。
43.(2)将0.1g罗丹明b溶解于活化后的琼脂中，80℃下持续搅拌3h即得可直接叶面喷
施的转光材料。
44.实施例5
45.一种可直接叶面喷施的转光材料，包括如下重量份的原料制备得到：琼脂0.5g、水26g，环氧氯丙烷9g，罗丹明b 0.2g。
46.上述可直接叶面喷施的转光材料的制备方法，包括步骤：
47.(1)琼脂的活化：将0.5g琼脂溶于3g蒸馏水中，将9g环氧氯丙烷与23g蒸馏水混合；将上述溶液混合，并用磁力搅拌器80℃连续搅拌3h，琼脂中的羟基与环氧氯丙烷的氯基发生置换反应，从而将活泼的环氧基团引入琼脂上，得到活化的琼脂。
48.(2)将0.2g罗丹明b溶解于活化后的琼脂中，80℃下持续搅拌3h即得可直接叶面喷施的转光材料。
49.试验例1
50.准确称取0.001g罗丹明b转移到100m l容量瓶中，用蒸馏水配成0.01g/l罗丹明b溶液。用移液枪准确吸取2ml实施例1制备的转光材料转移到容量瓶中，用蒸馏水配成转光材料溶液，折合罗丹明b含量为0.01g/l。将配置好的溶液放置在光照强度为800μmol
·
m-2
·
s-1
白色led光源下照射，每隔10h取样，用荧光分光光度计分别测定上述罗丹明b溶液和转光材料溶液的荧光强度。采用绿光激发罗丹明b或转光材料产生红光，选定激发波长为530nm，发射波长620nm，检测时荧光激发狭缝和发射狭缝均为5nm，电压选择高电压。
51.如图1所示，测定结果发现单纯罗丹明b溶液的荧光强度在80h内减少迅速，发生光漂白。本发明制备的转光材料的荧光强度只有微小变化，荧光强度没有明显降低。这个结果说明罗丹明b与琼脂接枝可以显著提高罗丹明b抗光漂白的能力，保证了本发明制备的转光材料的转光能力。因此，通过制备罗丹明b与琼脂接枝的转光材料具有意义。
52.试验例2
53.为了确定罗丹明b和琼脂糖的接枝反应，本发明将单纯琼脂，实施例1方法合成的转光材料分别进行红外光谱检测。利用傅里叶红外光谱仪进行红外检测，记光谱范围在400-4000cm-1
。
54.从图2可以看出，琼脂在3439.23cm-1
表现出羟基振动，在2876.53cm-1
表现出碳氢键的伸缩振动，在1638.76cm-1
表现出碳碳双键的伸缩振动，在1388.71cm-1
表现出碳氢键的弯曲振动。对于修饰后的琼脂，在2876.53cm-1
和1388.71cm-1
峰处有减弱现象，原因为接枝罗丹明b后碳氢键所占比例减少，导致所吸收的量在总体比例下减少。同时在2356.39cm-1
处多出了一个峰，此峰代表了累积双键的非对称伸缩振动，代表了罗丹明b中的累积双键，由此可以证明罗丹明b已经通过化学键与琼脂结合在一起。
55.试验例3
56.1、本发明实施例1方法制备的转光材料应用于促进辣椒光合作用：
57.取生长21天的辣椒幼苗放置于太阳光下培养，叶面均匀喷洒实施例1方法制备的转光材料，每隔7天喷洒一次，每株幼苗喷施10ml，以叶片滴液为度；喷洒处理5周。以喷施清水的处理为对照ck。
58.喷洒本发明转光材料的辣椒幼苗长势最好。通过测定不同处理下辣椒幼苗的光合速率，株高、鲜重和干重，数据如图3所示，当喷洒转光材料溶液时，与对照ck相比，净光合速率升高了31.2％，辣椒幼苗的株高、鲜重和干重分别增加了49.4％、32.2％和58％，均达到
显著水平。
59.2、本发明实施例1方法制备的转光材料应用于促进玉米光合作用：
60.取生长14天的玉米幼苗放置于太阳光下培养，叶面均匀喷洒实施例1方法制备的转光材料，每隔7天喷洒一次，每株幼苗喷施10ml，以叶片滴液为度；喷洒处理3周。以喷施清水的处理为对照ck。
61.喷洒本发明转光材料的玉米幼苗长势最好。通过测定不同处理下玉米幼苗的的光合速率，株高、鲜重和干重，数据如图4所示，当喷洒转光材料溶液时，与对照ck相比,净光合速率升高了34.6％，玉米幼苗的株高、鲜重和干重分别增加了37.2％、37.9％和43.3％，均达到显著水平。