金属有机框架材料类肥料及其制备方法技术

金属有机框架材料类肥料及其制备方法，该新型肥料由养分分子和其外部框架构成，特征是外部框架是由无机金属离子团簇和有机配体在水热条件下经自组装构成。金属有机框架材料类新型肥料水热合成条件为：反应温度为115℃，反应时间为18h，反应釜升温速率为1.2℃/min，搅拌子转速为80r/min。本发明专利技术的新型肥料养分含量如下：氮‑10.78%，磷‑14.10%，铁‑16.68%。通过土壤培育试验，结果显示本发明专利技术的金属有机框架材料类新型肥料具有良好的养分控释优点，养分释放周期超过100天，氮和磷营养元素100天内累积释放率为68.6%,P为46.8%，控释效果良好，且环境友好。提高了养分的利用率。

【技术实现步骤摘要】
金属有机框架材料类肥料及其制备方法
本专利技术属肥料制造
，具体设计一种金属有机框架材料类新型肥料，以及这种金属有机框架材料类新型肥料的制备方法。
技术介绍
世界人口现已达到约70亿,到2050年将接近95亿，这需要更多的作物产量和粮食供应。因此，农业部门必将使用更大量的化学肥料来增加粮食产量。除了肥料需求量的增加，全世界范围内化肥利用率低也是一个严峻的问题。在农业生产中，由于挥发，淋溶和径流，有45-55％的氮肥流失[1,2]，对于磷肥，其利用率通常只有10-25％[3]。这不仅造成了大量资源浪费，也可能导致不可避免的环境问题，如水体污染和有害气体的排放增加（例如，NH3和N2O）[4,5]。目前，已有许多科学工作者积极寻求提高养分利用率的办法。一些传统的方法，如适宜的肥料施用量、氮肥深施及分次施肥、肥水调控技术、平衡施肥和测土配方施肥等，和一些较新的方法，如实时实地氮肥管理(如SPAD计田间原位测定植株叶片的含氮量)，农田养分精准管理技术等。这些方法各有优缺点，首先，降低肥料的施用量理论上可以提高肥料的利用率，降低环境风险，但是对人口迅速增加、粮食需求压力大的发展中国家难以实施；其次通过肥水调控技术、测土配方施肥技术和平衡施肥等措施理论上能够更加精确的指导化肥的施用，但这些措施不仅增加施用肥料的人力成本，而且技术推广难度大、局限性多，尤其在土地经营模式分散的中国；再次，类似农田养分精确管理技术，前景广阔，但目前还多停留在研究阶段。控释肥料的施用为养分利用率低的问题提供了新的解决途径[6,7]。目前所用的控释肥料绝大多数属于包膜肥料，其涂覆层多为有机聚合物，如聚烯烃，二环戊二烯，聚苯乙烯，聚砜和甘油酯[8-10]。然而，这些材料的高成本和复杂的生产工艺限制了其在控释肥料上的大规模应用[11]。此外，这些高分子材料可能对土壤生态环境具有潜在的危害，相关研究表明此类材料在土壤中的积累，不仅降低土壤肥力，还可能在其降解过程中释放有毒气体[12]。因此，开发研制低成本和环境友好型的控释肥料很有必要。金属有机骨架（MOF）是一种具有可调节孔径的材料，其通过金属离子或金属离子簇与有机配体的自组装形成。MOF已被应用于许多领域，如储气13-15，催化16和药物载体17-19等领域。但其作为肥料，鲜有报道。因此,本专利技术是以无毒的氯化铁，磷酸作为无机部分、柠檬酸为有机配体、以及尿素作为结构导向剂,通过优化工艺条件尤其反应升温速率，在水热条件下合成两个原创性的金属有机框架化合物，这两种化合物富含氮、磷及铁营养元素。有望实现对养分的控释，尤其氮营养元素，进而提高养分利用率及降低环境风险。201810724689.0号中国专利技术专利申请，公开了一种金属有机框架材料类肥料，由养分分子和其外部框架构成，其特征在于，所述的外部框架是由无机金属离子团簇和有机接头在水热条件下经配位构成。所述合成的金属有机框架材料原料摩尔比构成包括：氯化铁，磷酸，草酸，尿素与去离子水。该专利技术从微观层面合成了金属有机框架类材料，肥料养分释放稳定，周期较长，控释效果良好，且环境友好。201810724689.0号中国专利技术专利申请所公开的一种金属有机框架材料类肥料，虽具有诸多优点，但仍有很多不足。首先，养分含量较低，尤其氮含量，仅为5.16%；其次，合成产率较低，为26.5%；最后，养分释放速率过慢，100天内累积释放率低于40%。针对上述所存在的问题，本专利技术拟选用新的有机配体，在水热条件下，通过优化合成工艺合成养分含量及产率更高，养分释放速率更快的新型有机框架类材料。参考文献[1]Yang,Y.C.;Zhang,M.;Li,Y.C.;Fan,X.H.;Geng,Y.Q.Controlledreleaseureaimprovednitrogenuseefficiency,activitiesofleafenzymes,andRiceYield.SoilSci.Soc.Am.J.2012,76,2307−2317.[2]Shavit,U.;Shaviv,A.;Shalit,G.;Zaslavsky,D.Releasecharacteristicsofanewcontrolledreleasefertilizer.J.ControlledRelease1997,43,131−138.[3]Shen,J.;Li,R.;Zhang,F.;Tang,C.;Rengel,Z.Cropyields,soilfertilityandphosphorusfractionsinresponsetolong-termfertilizationunderthericemonoculturesystemonacalcareoussoil.FieldCrop.Res.2004,86(2-3),225–238.[4]Yan,X.;Jin,J.Y.;He,P.;Liang,M.Z.Recentadvancesonthetechnologiestoincreasefertilizeruseefficiency.Agric.Sci.China2008,7,469−479.[5]Choudhury,A.T.M.A;Kennedy,I.R.Nitrogenfertilizerlossesfromricesoilsandcontrolofenvironmentalpollutionproblems.Commun.SoilSci.PlantAnal.2005,36,1625−1639.[6]Zhang,M.;Yang,Y.C.;Shi,Y.X.Coatedcontrolledreleasefertilizerresearchandindustrializationdevelopment.Chem.Fert.Ind.2001,32,25−27.[7]Jin,S.P.;Yue,G.R.;Feng,L.;Han,Y.Q.;Yu,X.H.;Zhang,Z.H.Preparationandpropertiesofacoatedslow-releaseandwaterretentionbiuretphosphoramidefertilizerwithsuperabsorbent.J.Agric.FoodChem.2011,59,322−327.[8]Jain,S.K.Agrawal,G,P;Kumar,M;Anande,Nalini.Controlledreleasefertilizers:TrendsandTechnologies.Pharm.Rev.2007,5(1),1-7.[9]Shaviv,A.Improvementoffertilizerefficiency–Productprocessing,positioningandapplicationmethods.Proc.Int.Fert.Soc.2001,469,1–23.[10]Tomaszewska,M.;Jarosiewicz,A.Useofpolysulfon本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属有机框架材料类肥料，由养分分子和其外部框架构成，其特征在于，所述的外部框架是由无机金属离子团簇和有机配体在水热条件下经自组装形成。/n

【技术特征摘要】
20190729 CN 20191068665511.一种金属有机框架材料类肥料，由养分分子和其外部框架构成，其特征在于，所述的外部框架是由无机金属离子团簇和有机配体在水热条件下经自组装形成。


2.根据权利要求1所述的金属有机框架材料类新型肥料，其特征在于，所述合成的金属有机框架材料原料摩尔比构成包括：
氯化铁（FeCl3·6H2O）0.25-3，
磷酸（H3PO4）3-7，
柠檬酸（H8C6O7·H2O）0.5-2.5，
尿素（CO（NH2）2）2-5，
去离子水（H2O）65。


3.根据权利要求2所述的金属有机框架材料类新型肥料，其特征在于，所述合成的有机框架材料类肥料配方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜昌文，吴珂，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32