最近，中國農(nóng)業(yè)科學院都市農(nóng)業(yè)研究所與國內(nèi)科研單位合作，開發(fā)了一種基于量子點技術轉(zhuǎn)紅光的功能性薄膜，可實現(xiàn)大棚內(nèi)光質(zhì)的優(yōu)化，從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、減少病蟲害。相關研究成果發(fā)表在《化學工程學報（Chemical Engineering Journal)》上。
據(jù)鄭胤建博士介紹，轉(zhuǎn)光薄膜是“光學農(nóng)業(yè)”研究的重要方向之一。大棚轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的構(gòu)建，需要有良好耐候性、優(yōu)異轉(zhuǎn)光特性的農(nóng)膜轉(zhuǎn)光劑，其中碳點類發(fā)光材料由于其優(yōu)良的光學性能、水溶性及低生物毒性，成為該研究方向的熱門材料之一。但是，至今報道的大部分碳點材料，在陽光照射下，均存在光衰或光分解現(xiàn)象，嚴重限制了其在農(nóng)業(yè)薄膜領域的應用。
為此，研究團隊首先采用鄰苯亞胺和鹽酸多巴胺為原料，采用一步水熱合成法，成功制備了紅光碳量子點(RCDs)，能夠吸收紫外光和黃綠光，發(fā)射550-800 納米的紅光，量子效率高達78.3%，通過EPR、FT-IR、XPS和熒光光譜等表征技術，揭示了紅光碳量子點的熒光主要來源于碳量子的表面態(tài)發(fā)光，證明了紅光碳量子點的熒光猝滅是由于其表面被氧化所致。研究團隊提出了對應的抗氧化策略，獲得了抗拉伸性能良好且具有抗氧化能力的抗氧化RCDs/PVA轉(zhuǎn)光膜，實現(xiàn)了黃綠光向紅光的轉(zhuǎn)光。與空白薄膜相比，該RCDs/PVA薄膜能促進綠豆牙的生長，實驗結(jié)果表明，經(jīng)該轉(zhuǎn)光薄膜處理的綠豆牙植株鮮重增加10.4%、干重增加13.9%、葉綠素a的含量增加7.1%，紅光碳量子點作為轉(zhuǎn)光劑形成的抗氧化農(nóng)用膜在溫室蔬菜栽培中具有明顯增產(chǎn)潛力。
該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)專項的資助。（通訊員 呂劍嘯 ）
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131653
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