一种纳米控释肥及其制备方法技术

本发明专利技术属于控释肥料生产技术领域，更具体地，本发明专利技术涉及一种纳米控释肥及其制备方法。一种纳米控释肥，由肥芯颗粒和外部包膜组装而成，所述肥芯颗粒为负载肥料的巯基功能化纳米载体，且巯基功能化纳米载体与肥料之间的质量比为1:(1‑10)。本发明专利技术提供了一种纳米控释肥，为纳米尺度的肥料，可有效提高作物对肥料的吸收利用率，且通过对装载肥料的纳米载体进行功能化处理之后，能够具有环境刺激响应性，受刺激释放纳米载内的肥料，无刺激不释放，受作物体内的谷胱甘肽或硫氧还蛋白的作用，与纳米载体表面的二硫键作用，从而断裂二硫键，打开纳米管表面的介孔和管腔端口，释放管腔内的肥料。

A nano controlled release fertilizer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种纳米控释肥及其制备方法
本专利技术属于控释肥料生产
，更具体地，本专利技术涉及一种纳米控释肥及其制备方法。
技术介绍
现代农业生产很大程度上依赖化肥、农药为作物生长提供充足的养分和控制各种病虫害、清除杂草以保证作物健康生长。然而，长期大量施用农化产品使得土壤结构被改变，导致土壤中的有机物含量显著减少，造成农田养分的流失和土壤肥力的下降。过度施用化肥带来诸多问题，主要原因是农作物本身对传统农化产品的吸收、利用率很低。近年来，纳米技术的快速发展为解决农业生产上的这一主要问题提供了新的思路。纳米农业将纳米技术运用于农业领域，是研究纳米尺度的特殊材料在农业中的应用。应用纳米载体技术构建、利用医药微胶囊技术和化工微乳化技术改性及化学聚合而形成的全新纳米肥料正在兴起。利用纳米载体对传统肥料进行吸附、包裹和装载是制造新型缓控释纳米肥料的一个有效途径，可以有效保护肥料免于因光照、高温以及微生物侵染而引起的降解，同时由于纳米载体的吸附可以缓慢释放装载的肥料，从而达到延长肥效的作用，但是，单纯的吸附很难保证肥料装载率，尤其是在前处理过程中，容易被水冲洗掉。另外，纳米肥料特别是纳米缓控释肥料的加工技术还不成熟稳定，纳米缓控释肥料在作物体内控制释放的作用方式和机理还不甚明了，从而严重制约了纳米缓控释肥的进一步开发和广泛使用。为了解决纳米载体高效装载肥料的能力，本专利技术提供了一种纳米控释肥料及制备方法，可有效提高肥料稳定性和装载率，实现肥料的持久控释和延长肥效。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术第一个方面提供了一种纳米控释肥，由肥芯颗粒和外部包膜组装而成，所述肥芯颗粒为负载肥料的巯基功能化纳米载体，且巯基功能化纳米载体与肥料之间的质量比为1:(1-10)。作为一种优选的技术方案，所述巯基功能化纳米载体的制备原料包括巯基硅烷偶联剂、含硫吡啶类化合物、纳米载体。作为一种优选的技术方案，所述巯基硅烷偶联剂选自3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基(二甲氧基)甲硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。作为一种优选的技术方案，所述含硫吡啶类化合物选自二硫二吡啶、吡硫醇、3-(2-吡啶基二硫基)丙腈、3-(2-吡啶基二硫基)-1-丙醇中的任一种。作为一种优选的技术方案，所述外部包膜为巯基改性剂修饰多糖。作为一种优选的技术方案，所述巯基改性剂修饰多糖与肥芯颗粒的质量比为1:(50-100)。作为一种优选的技术方案，所述巯基改性剂选自和/或其中，R1和R2分别独立表示C1-8烷基、羟基、氟、氯、或氰基。作为一种优选的技术方案，所述巯基改性剂选自半胱氨酸、N-乙酰-L-半胱氨酸、半胱氨酸甲酯、半胱氨酸乙酯、半胱氨酸丙酯中的一种或多种。本专利技术第二个方面提供了一种上述的纳米控释肥的制备方法，步骤包括：将肥料通过负压吸附进入巯基功能化纳米载体，得到负载肥料的巯基功能化纳米载体，再将巯基改性剂修饰多糖对负载肥料的巯基功能化纳米载体的表面介孔和管腔端口进行封堵。本专利技术第三个方面提供了一种上述的纳米控释肥的使用方法，将纳米控释肥粉末悬浮于水中，向植物叶面喷洒。有益效果：本专利技术提供了一种纳米控释肥，为纳米尺度的肥料，可有效提高作物对肥料的吸收利用率，且通过对装载肥料的纳米载体进行功能化处理之后，能够具有环境刺激响应性，受刺激释放纳米载内的肥料，无刺激不释放，受作物体内的谷胱甘肽或硫氧还蛋白的作用，与纳米载体表面的二硫键作用，从而断裂二硫键，打开纳米管表面的介孔和管腔端口，释放管腔内的肥料。因此，本专利技术的具有刺激响应的纳米控释肥能够促进新型肥料的技术发展，为新肥料的研究提供新的思路。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1：多糖与埃洛石纳米管TEM图。图2：肥料的体外控释图。图3：纳米肥料对作物生长的影响图。图4：作物根部对纳米粒子的吸收荧光明场图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。本专利技术中的词语“优选的”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。例如，从“1至10”的指定范围应视为包括最小值1与最大值10之间的任何及所有的子范围。范围1至10的示例性子范围包括但不限于1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。为了解决上述问题，本专利技术第一个方面提供了一种纳米控释肥，由肥芯颗粒和外部包膜组装而成，所述肥芯颗粒为负载肥料的巯基功能化纳米载体，且巯基功能化纳米载体与肥料之间的质量比为1:(1-10)。肥芯颗粒所述肥芯颗粒为负载肥料的巯基功能化纳米载体。优选的，所述肥料为本领域人员常规使用的各种植物生长素，例如包括但不限于：尿素、赤霉素、脱落酸、水杨酸、芸苔素或传统化肥氮磷钾肥。(巯基功能化纳米载体)本专利技术所述巯基功能化纳米载体是指将巯基硅烷偶联剂接枝到埃洛石纳米管的表面，与含硫吡啶类化合物反应得到的巯基功能化纳米载体。优选的，所述巯基功能化纳米载体的制备原料包括巯基硅烷偶联剂、含硫吡啶类化合物、纳米载体。优选的，所述巯基硅烷偶联剂选自3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基(二甲氧基)甲硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。优选的，所述含硫吡啶类化合物选自二硫二吡啶、吡硫醇、3-(2-吡啶基二硫基)丙腈、3-(2-吡啶基二硫基)-1-丙醇中的任一种。优选的，所述纳米载体选自埃洛石纳米管、纳米SiO2、纳米CaCO3、纳米TiO2、纳米ZnO、纳米铟、纳米银、纳米氢氧化铝、纳米氧化铁、纳米氯化铁、纳米碳、纳米砷、纳米氧化铝、纳米氧化镁、单壁氮化硼纳米管、多壁氮化硼纳米管、掺氮碳化硅纳米管中的任一种。更优选的，所述纳米载体为埃洛石纳米管。本专利技术人发现植物细胞壁对纳米粒子的进入有选择性和阻碍，而较大的颗粒很难通过细胞壁的孔洞，而埃洛石纳米管恰好完全符合作物吸收的要求。更优选的，所述巯基功能化纳米载体的制备步骤包括：将纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米控释肥，其特征在于，由肥芯颗粒和外部包膜组装而成，所述肥芯颗粒为负载肥料的巯基功能化纳米载体，且巯基功能化纳米载体与肥料之间的质量比为1:(1-10)。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米控释肥，其特征在于，由肥芯颗粒和外部包膜组装而成，所述肥芯颗粒为负载肥料的巯基功能化纳米载体，且巯基功能化纳米载体与肥料之间的质量比为1:(1-10)。


2.根据权利要求1所述的纳米控释肥，其特征在于，所述巯基功能化纳米载体的制备原料包括巯基硅烷偶联剂、含硫吡啶类化合物、纳米载体。


3.根据权利要求2所述的纳米控释肥，其特征在于，所述巯基硅烷偶联剂选自3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基(二甲氧基)甲硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。


4.根据权利要求2所述的纳米控释肥，其特征在于，所述含硫吡啶类化合物选自二硫二吡啶、吡硫醇、3-(2-吡啶基二硫基)丙腈、3-(2-吡啶基二硫基)-1-丙醇中的任一种。


5.根据权利要求1所述的纳米控释肥，其特征在于，所述外部包膜为巯基改性剂修饰多糖。


6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，李普旺，杨子明，焦静，孔令学，何祖宇，周闯，刘运浩，杨艳，吕明哲，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院农产品加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44