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量子点作为植物光源材料的实际效果的探究 摘要 在一场关于荧光量子点实际应用问题的报告会上了解到量子点材料可代替原有荧光粉作为植物光源材料对植物进行补光照射，从而使植物的生长周期大大缩短。所以荧光量子点植物光源的补光效率是远优于荧光粉植物光源的，具有极高的推广价值。这激起了本人探究荧光量子点植物光源应用价值的兴趣。本课题首先制备新型量子点荧光材料，据此制备新型高效植物光源，并观察其对植物生长情况的影响。试验中，课题组采取了对照实验的方法，将量子点、荧光粉分别作为植物光源材料，对两盆完全相同的大叶荆芥进行为期20天的补光照射。在照射期间，本人每间隔2天就对两盆植株就植株叶片长度、宽度以及植株株高进行详细的测量，在记录数据后绘制图表进行对比。实验过程中，本人还使用了最初始的LED蓝光光源同样对另一盆植株进行照射。结果表明，荧光量子点植物光源对植物早期生长的促进作用优于荧光粉植物光源，但优势并不明显。又因为量子点价格高昂且具有较强的环境污染性，故此不建议于现阶段大面积推广应用。 关键词：植物光源 荧光材料 荧光量子点 LED 一、引言 目前，为缓解我国农产品市场压力，人工补光照射已作为一种实用有效的方法被广泛的采用于我国各大植物培育工厂中。由于620nm以上的红光在植物生长过程中所起到的促进作用是非常明显的，因此国内外许多专家学者们对于如何才能更好的将其他波长的光波转化为红橙光进行了多方面的研究。传统的广播转化材料，即植物光源材料通常为红色荧光粉材料。然而前不久，本人于一场报告会上得知可以使用新型的荧光量子点材料作为植物光源材料，替代红色荧光粉，对光波进行转化。 由于相较于传统的荧光粉，量子点具有一系列的优势，因此许多人认为量子点可在人工培育植物的过程中大范围推广。对此本人略有质疑。因为据调查，量子点所需的合成材料多为剧毒物质，那么关于量子点是否真的具有推广意义，本人设计了此次实验进行调查研究。 二、植物光源现况 现阶段，对植物进行补光照射的主要途径为传统的荧光粉LED植物灯源，然而以荧光粉作为补光灯源存在着转化效率低、耗能高等缺点。由此，国内外许多学者将目光投向了新型的荧光材料。在众多新型荧光材料中，量子点具有独特的结构和光电性能，尺寸和形貌可以通过反应时间、温度和配体的选择等来精确控制，而且对光波的转化效率较高，因而受到人们的青睐。 为检验量子点植物光源是否确实具有着比LED植物光源更好的照射效果，本人设计了本次实验进行验证。 三、量子点材料的合成 本次课题所采用的合成方法为有机向量子点合成硒化镉/硫化镉 (CdSe/CdS)核壳结构量子点，并将其作为发光材料。 3.1制备过程 本实验中以正十二硫醇（DDT）为硫源，油酸镉（Cd（OA）2为镉源进行反应。其中，硫源为镉源的1.2倍（DDT易挥发，因而为保证硫源充足，DDT需略过量），每小时生成的CdS为CdSe 的2倍，并分别置于注射器（20ml）中。其中，经过换算若硫源为镉源的1.2倍，则油酸镉每小时需滴加2mL，T每小时仅需滴加0.288mL，L的ODE。 开始实验前，先使用正己烷与丙酮对三颈烧瓶和干燥管进行清洗。之后将0.4mmolCdSe、40mlODE（十八烯）加入100ml三颈烧瓶，并同时放入一颗量子点拌子，在150℃抽真空0.5h，并且每间隔10分钟向三颈烧瓶中通入氮气清洗溶液随。停止抽真空后，继续通入氮气并加热。当烧瓶里溶液温度达到230℃时，启动注射泵，开始向烧瓶里持续滴加两支注射器中的溶液15h，同时继续加热至280℃保持恒温。在反应时间为1h、3h 当注射器中的溶液刚开始加入烧瓶中时，烧瓶内生成大量雾气，12分钟后雾气逐渐消失。实验反应期间，溶液颜色变化如下表： 表1 反应过程中三颈烧瓶内反应物的颜色变化 实验取样时间 1h 3h 6h 9h 12h 15h 烧瓶中反应溶液颜色 略微泛橙色，但烧瓶底部留有偏黄部分 溶液基本显橙色，颜色较之前更深 基本显现红色，但颜色略浅 红色 红色 红色（最终产物） （注：其中9h、12h、15h的实验样品由于波长均在620mm~630mm之间，因此肉眼观察均显红色，其细微差异肉眼无法分辨。） 3.2产物处理 反应得到的实验最终产物需经过萃取，将无用部分滤除后才可反应产物。 首先将得到的溶液移至分液漏斗中，之后向分液漏斗中添加甲醇（产物中未反应的部分溶于甲醇），发现分液漏斗中产生分层现象，下层橙红色物质即为所需产物。然而上层清液中仍残留有少量实验产物，因此需对分液漏斗进行加热，以此加快溶液分离。 为保证反应所得到的产物被完全萃取，则上述分液过程需多次重复，而每次加热时间为20~30分钟左右。每次加热之后，都需将下层橙红色产物放入离心机中，并观察离心后的溶液是否仍残留有透明胶状液体。步骤需重复直至产物中无法观察到透明胶状液