电驱动控释和迁移的凝胶基农药体系的构建方法、构建的农药体系及其应用技术

本发明专利技术公开一种电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系的构建方法，涉及农药控释技术领域，本发明专利技术包括以下步骤：(1)将凹凸棒土粉末分散于农药水溶液中，搅拌，离心，收集凹凸棒土‑农药复合物进行干燥，农药为阴离子农药；(2)将凹凸棒土‑农药复合物溶于水中，并加入海藻酸钠，搅拌，形成悬浮液，然后在磁力搅拌下将悬浮液注入氯化钙溶液中，得到水凝胶，即获得电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系。本发明专利技术还提供上述构建方法构建的农药体系及其应用。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术提供了一种简便、低成本、前瞻性的控释且精准递送农药的方法，且载体不会对环境造成污染，可以通过电驱动控制农药的释放和迁移，从而对靶标作物进行作用。

【技术实现步骤摘要】
电驱动控释和迁移的凝胶基农药体系的构建方法、构建的农药体系及其应用
本专利技术涉及农药控释
，具体涉及一种电驱动控释和迁移的凝胶基农药体系的构建方法、构建的农药体系及其应用。
技术介绍
农药在农业生产活动中起到了重要的作用，是防治杂草颇为有效的方法，对于促进粮食稳产增产，提高农民收入，保障国家粮食安全具有重要意义。但是，我国农药利用率较为低下，仅为30％左右，传统农药易通过径流、挥发和淋溶进入环境，不仅导致严重的环境问题，甚至还会危害人类健康。因此，现代农业的健康可持续发展迫切要求我们采用新技术控制农药损失，提高农药利用效率。近年来农业领域出现了许多pH、温度响应的智能控释农药体系。这些智能体系中农药的释放行为是通过pH或温度来进行调控，以此提高农药利用率并满足作物需求。但是对于这些响应型控释体系仍然存在着一些缺陷限制它们的广泛应用，比如pH响应控释体系由于酸或者碱的使用而阻碍作物的生长，温敏性的控释体系存在能耗高的不足。故而进一步开发绿色环保的控释农药系统成为研究的热点。目前，降低农药流失、提高农药利用效率的有效途径大部分是缓/控释农药，延长农药的持效期，提高农药利用率。通过多种有机无机纳米材料和农药复合来构建缓/控释农药体系，实现农药的缓/控释功能。如公开号为CN105052902A的专利公开缓控释农药纳米乳液及其制备方法，该缓控释农药纳米乳液包括：农药有效成分和载体，其中，所述农药有效成分为非水溶性农药，所述载体为聚氨酯。尽管这些方法在一定程度上可以减少农药损失，提高农药的利用率，但是目前缓/控释体系依然还存在以下弊端，具体如下：(1)难以精确达到控制释放；(2)制备工艺复杂，生产成本高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术中的农药缓/控释体系存在难以精确达到控制释放、制备复杂的弊端。本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系的构建方法，包括以下步骤：(1)将凹凸棒土粉末分散于农药水溶液中，搅拌，离心，收集凹凸棒土-农药复合物进行干燥，所述农药为阴离子农药；(2)将步骤(1)中干燥后的凹凸棒土-农药复合物溶于水中，并加入海藻酸钠，搅拌，形成悬浮液，然后在磁力搅拌下，将悬浮液注入氯化钙溶液中，得到水凝胶，即获得电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系。工作原理：氯化钙作为一种无机交联剂对海藻酸钠进行交联，其交联反应为：2(C6H7NaO6)x+xCaCl2＝(C12H14CaO12)x+2xNaCl。海藻酸钙凝胶球是阴离子聚合物，带有负电性，电场驱动下阴离子海藻酸钙产生的库仑力使凝胶球内部的孔变大导致阴离子型农药的释放，释放出来的农药由于自身带负电性，固而在电场驱动下会向正极迁移至靶标作物。有益效果：本专利技术采用海藻酸钙水凝胶包覆上加载了农药的凹凸棒土，得到具有电驱动控释性能的纳米复合材料，本专利技术制备方法简便、成本低、控释具有前瞻性、且能够精准递送农药，且载体不会对环境造成污染。其中精准递送农药一方面是定向递送，即该体系是将农药从阴极向阳极递送；另一方面是定位递送，即在一定电压下通过控制时间实现农药的定位精准递送。若先将农药载到凹凸棒土上，然后将载好农药的凹凸棒土加入到海藻酸钠中，再将海藻酸钠滴加到氯化钙中通过交联反应来进一步包覆载药的凹凸棒土。整个农药体系的制备过程是先载药后包覆成凝胶球的顺序。将海藻酸钠滴加到氯化钙中形成实心凝胶球，如果将海藻酸钠和氯化钙的滴加顺序反过来会导致空心凝胶球。优选地，所述步骤(1)中凹凸棒土粉末与农药水溶液的质量体积比为0.5-6.0g：20-100mL，所述干燥温度为60℃。优选地，所述步骤(1)具体包括以下步骤：称取0.5-6.0g凹凸棒土粉末分散于20-100mL农药水溶液中，并搅拌，农药加载到凹凸棒土上形成凹凸棒土-农药复合物，通过离心收集凹凸棒土-农药复合物，然后在60℃下干燥过夜。优选地，所述阴离子农药包括包含羧酸基团的有机磷除草剂。优选地，所述包含羧酸基团的有机磷除草剂为双丙氨酰膦、草铵膦、草铵膦或草甘膦。优选地，所述农药水溶液中农药的质量体积浓度为1-10mg/mL。优选地，所述步骤(1)中的搅拌速度为200rpm。优选地，所述步骤(2)中干燥后的凹凸棒土-农药复合物与水的质量体积比为0.1-1.8g：5-25mL。优选地，所述步骤(2)具体包括以下步骤：称取干燥后的0.1-1.8g的凹凸棒土-农药复合物溶于5-25mL水中，并加入0.1-1.0g海藻酸钠搅拌形成悬浮液，随后在磁力搅拌下将悬浮液逐滴注入到氯化钙溶液中。优选地，所述氯化钙溶液为氯化钙水溶液，所述氯化钙水溶液的质量浓度为0.2-4％。有益效果：随着氯化钙浓度的增加所交联的凝胶的形状会逐渐趋近于球形，交联程度即氯化钙浓度直接会影响到草甘膦的释放量，氯化钙浓度越高其交联的凝胶球内部孔越小，使得草甘膦释放变慢。优选地，所述步骤(2)中加入海藻酸钠时的搅拌速度为200rpm。优选地，所述水凝胶呈球状。本专利技术还提供一种由上述构建方法构建的电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系。有益效果：本专利技术构建的电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系具有电驱动响应性，可以通过电驱动控制农药的释放和迁移，从而对靶标作物进行作用。本专利技术还提供一种由上述制备方法构建的电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系在构建农药除草体系中的应用。优选地，所述农药除草体系包括农药体系、阳极、阴极和水，所述农药除草体系的构建方法包括以下步骤：将阴极和阳极均放置在水中，将农药体系放置在阴极附近，杂草位于阴极和阳极之间，然后施加电压。工作原理：电场驱动下阴离子海藻酸钙产生的库仑力使凝胶球内部的孔变大导致阴离子型农药的释放，释放出来的农药由于自身带负电性，固而在电场驱动下会向正极迁移至阴极与阳极之间的杂草处，使杂草死亡。有益效果：本专利技术将农药体系应用于除杂草，通过电驱动控制农药的释放和迁移，从而对杂草进行作用。电压的影响：随着电压的增加阴离子的海藻酸钙聚合物库仑力增大使得其内部孔道变大，从而有利于农药的释放；另外随着电压的增加，使得释放出来的阴离子型农药快速向阳极迁移。本专利技术的优点在于：本专利技术采用海藻酸钙水凝胶包覆上加载了农药的凹凸棒土，得到具有电驱动控释性能的纳米复合材料，本专利技术制备方法简便、成本低、控释具有前瞻性、且能够精准递送农药，且载体不会对环境造成污染，该体系拥有良好的电驱动释放和迁移性能，为精准释放、运输农药和降低农药污染方面提供了具有应用前景、环保的技术。本专利技术构建的电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系具有电驱动响应性，可以通过电驱动控制农药的释放和迁移，从而对靶标作物进行作用。随着氯化钙浓度的增加所交联的凝胶的形状会逐渐趋近于球形，交联程度即氯化钙浓度直接会影响到草甘膦的释放量，氯化钙浓度越高其交联的凝胶球内部孔越小，使得草甘膦释放变慢。...

【技术保护点】
1.一种电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)将凹凸棒土粉末分散于农药水溶液中，搅拌，离心，收集凹凸棒土-农药复合物进行干燥，所述农药为阴离子农药；/n(2)将步骤(1)中干燥后的凹凸棒土-农药复合物溶于水中，并加入海藻酸钠，搅拌，形成悬浮液，然后在磁力搅拌下，将悬浮液注入氯化钙溶液中，得到水凝胶，即获得电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系。/n

【技术特征摘要】
1.一种电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将凹凸棒土粉末分散于农药水溶液中，搅拌，离心，收集凹凸棒土-农药复合物进行干燥，所述农药为阴离子农药；
(2)将步骤(1)中干燥后的凹凸棒土-农药复合物溶于水中，并加入海藻酸钠，搅拌，形成悬浮液，然后在磁力搅拌下，将悬浮液注入氯化钙溶液中，得到水凝胶，即获得电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系。


2.根据权利要求1所述的电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系的构建方法，其特征在于：所述步骤(1)中凹凸棒土粉末与农药水溶液的质量体积比为0.5-6.0g：20-100mL，所述干燥温度为60℃。


3.根据权利要求2所述的电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系的构建方法，其特征在于：所述阴离子农药包括包含羧酸基团的有机磷除草剂。


4.根据权利要求3所述的电驱动控释和迁移的凝胶基纳米农药体系的构建方法，其特征在于：所述包含羧酸基团的有机磷除草剂为双丙氨酰膦、草铵膦、草铵膦或草甘膦。


5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正岩，张丽红，蔡冬清，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34