凹凸棒土基纳米控释农药和肥料的制备及应用研究
民以食为天，农业不管是是对于国家还是人民都是至关重要的，这点在全世界范围内已经达成了共识，尤其对于中国这样13亿人口的大国，农业更是成为了国家的命脉，人民生活的根基。在农业生产过程中，为了防止病虫害以及杂草对作物影响，人们会在农业生产中使用大量的农药。不仅如此，为了提高粮食的产量，人们也会在种植作物的过程中施用大量的肥料来增加植物吸收的营养。然而大量的农药以及肥料的使用对环境带来了一些不好的影响例如农药的残留会对人畜健康产生危害，大量使用肥料可能会使土壤板结并且提高了农业成产成本。 本文通过以下两点对农药和肥料进行改进:一是其利用效率，二是其对于环境的破化程度，以凹凸棒土作为载体，利用不同材料对其进行修饰，通过环境中温度的改变达到控制所载物质释放的目的。本论文工作如下: 1.为了降低草甘膦除草剂对环境的危害并且提高其利用率，该工作基于纳米复合材料包括凹凸棒土、碳酸氢铵、氨基硅油以及聚乙烯醇制备了一种具有核壳结构的温敏型控释农药草甘膦。其中凹凸棒土、碳酸氢铵以及草甘膦混合物是该农药的核结构，而氨基硅油以及聚乙烯醇是该农药的壳结构。凹凸棒土具有一个微纳网络结构因此它可以约束大量的草甘膦分子。碳酸氢铵作为一个制孔剂可以分解出二氧化碳和氨气气泡从而在氨基硅油以及聚乙烯醇组成的壳表面形成孔道，草甘膦利用这些孔道进行释放。这些孔道的数量可以通过温度有效的调节，与此同时壳结构中的聚乙烯醇在高温时也有溶解的现象，因此可以很简单的控制草甘膦的释放。有意义的是，这项技术可以有效降低在降雨环境下草甘膦的损失也就是说可以有效提高对于杂草的作用。除此之外，疏水的氨基硅油又确保了温敏型控释农药草甘膦的稳定性使其可以在水中保持至少三个月的时间。该工作提供了一个很具有前景的控制农药释放以及极少其损失的方法，对解决由于农药利用率低下造成的环境危害问题具有很大的应用价值。 2.为了提高铁肥的利用效率，该工作利用凹凸棒土、四氧化三铁、硫酸亚铁铵以及普兰尼克F-127和氨基硅油制备了一种核壳结构的可回收型温敏控释铁肥。其中，核结构由凹凸棒土和四氧化三铁以及硫酸亚铁铵组成，壳结构由普兰尼克F-127和氨基硅油构成。具有微纳尺寸的凹凸棒土形成了一种网络结构，并且可以和二价铁离子之间产生静电引力作用从而将二价铁离子束缚在凹凸棒土的表面。在该工作中，硫酸业铁铵作为一种代表铁肥和制孔剂，可以在100℃下生成氨气在氨基硅油利普兰尼克F-127的壳结构上形成大量微纳孔道，这些孔道有利于二价铁离子的释放。F-127是一种热敏型聚合物，可以通过存不同温度下水-凝胶状态的转换达到使孔道打开关闭的目的，从而调节二价铁离子的释放。除此之外，疏水的氨基硅油的存在确保了该温敏控释铁肥能在水中具有很高的稳定性。而磁性的四氧化三铁使得该温敏控释铁肥可以很方便的从水和土壤中收集回来。更重要的是，这项技术可以提高铁肥的利用效率并且促进玉米对二价铁离子的吸收。并且，该温敏控释铁肥也具有较好的重复利用效果，有助于降低生产成本以及在环境中的残留。
温敏型控释除草剂;温敏控释铁肥;凹凸棒土;制备工艺;稳定性;微纳孔道
中国科学技术大学
硕士
材料物理与化学
吴正岩
2018
中文
TQ457;TQ445
74
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）