一种基于信号传递的紫外线防护生物控释农药及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于信号传递的紫外线防护生物控释农药及其制备方法，制备方法包括：(1)将生物质去除游离水分后高温加热得到多孔生物炭；(2)将步骤(1)得到的多孔生物炭使用过氧化氢浸渍，得到过氧化氢改性生物炭；(3)将菌株进行培养后，利用吸附法固定在步骤(2)得到的过氧化氢改性生物炭中，得到负载菌株的过氧化氢改性生物炭；(4)将步骤(3)得到的负载菌株的过氧化氢改性生物炭加入到框架材料中，得到全包络框架菌株负载的改性生物炭；(5)将步骤(4)得到的全包络框架菌株负载的改性生物炭与改性纤维素基紫外防护膜进一步络合，得到所述基于信号传递的紫外线防护生物控释农药。基于信号传递的紫外线防护生物控释农药。基于信号传递的紫外线防护生物控释农药。

【技术实现步骤摘要】
一种基于信号传递的紫外线防护生物控释农药及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物农药
，尤其涉及一种基于信号传递的紫外线防护生物控释农药及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，由于化学肥料的不合理使用以及工业污染的扩大，土壤问题成为制约农作物增产的关键，如何提高土壤质量、有效修复被污染的土壤成为亟待解决的问题。球孢白僵菌作为一种新型的生物农药，能够分解和降解污染物质，改善土壤结构和质量，增加土壤的通气性、保水性，促进植物生长。因此，球孢白僵菌被广泛应用于土壤的修复中。
[0003]然而，球孢白僵菌的使用在很大程度上受到外界环境的制约：过高或者过低的温度和pH以及强烈的紫外线照射都会影响球孢白僵菌的生长和修复能力。其中，紫外线的作用尤为明显。太阳辐射中的短波紫外线(UV
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C)具有强烈的杀菌作用，能够抑制球孢白僵菌的代谢活动。为了保护球孢白僵菌在土壤中的活性和增殖能力，人们开发了紫外防护膜用于吸收外界强烈的紫外线。
[0004]传统的紫外防护膜仅仅只能起到保护的作用，不能根据外界环境的变化有效地实现控释的作用。因此，有学者利用天然高分子材料的缓释性能，实现
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保护+控释
″
一体化。然而，该结构膜层较薄，很容易在土壤中破裂，无法有效保护球孢白僵菌，也达不到预期的控释效果。在此基础上，又有人试图构建多级紫外防护膜以增加其机械强度，但是膜层的厚度无法准确度量。在过厚的膜层中，仅仅只有表面的防护膜能起到吸收紫外线的作用，造成防护效率的低下和原料的浪费。除此之外，菌体在膜层内部也不能有效地交联附着，内源环境不稳定，生物相容性不高。
[0005]因此，目前亟需一种保护效果优良、紫外防护高效、内源环境稳定的紫外线防护生物控释农药来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于现有的紫外线防护生物农药保护效果不佳、防护效率不高、菌体难以正常生长，针对现有技术中的缺陷，提供一种基于信号传递的紫外线防护生物控释农药及其制备方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于信号传递的紫外线防护生物控释农药的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0008](1)将生物质去除游离水分后高温加热得到多孔生物炭；
[0009](2)将步骤(1)得到的多孔生物炭使用过氧化氢浸渍，得到过氧化氢改性生物炭；
[0010](3)将菌株进行培养后，利用吸附法固定在步骤(2)得到的过氧化氢改性生物炭中，得到负载菌株的过氧化氢改性生物炭；
[0011](4)将步骤(3)得到的负载菌株的过氧化氢改性生物炭加入到框架材料中，得到全包络框架菌株负载的改性生物炭；
[0012](5)将步骤(4)得到的全包络框架菌株负载的改性生物炭与改性纤维素基紫外防护膜进一步络合，得到所述基于信号传递的紫外线防护生物控释农药。
[0013]在本专利技术中，步骤(1)生物质一般经过粉碎，通过在105℃下烘干至重量变化率小于0.1％去除游离水分。高温加热在管式炉中进行。
[0014]在本专利技术中，生物质可以是水稻秸秆、木屑或者是谷壳等。
[0015]优选地，步骤(1)中所述高温加热的温度为400～800℃，例如可以是400℃、500℃、600℃、700℃或800℃等。
[0016]优选地，步骤(1)中所述高温加热的时间为1～2h，例如可以是1h、1.5h或2h等。
[0017]优选地，步骤(2)中所述过氧化氢的浓度为30wt％。
[0018]优选地，步骤(2)中所述浸渍结束后，还包括烘干的过程得到所述过氧化氢改性生物炭。在本专利技术中，浸渍过程中，可适用搅拌器进行搅拌，并且振荡。烘干过程一般设置的温度为105℃。
[0019]优选地，步骤(3)中所述培养菌株的培养液为牛肉膏蛋白胨培养液。
[0020]优选地，所述牛肉膏蛋白胨培养液的pH值为5.0。
[0021]优选地，步骤(3)中所述菌株为球孢白僵菌或枯草芽孢杆菌。
[0022]优选地，步骤(3)中所述培养为：在温度为27℃，转速180r/min的摇床上培养7天。
[0023]优选地，步骤(3)中所述吸附方法为：在温度为27℃，转速150r/min的摇床上吸附24h。
[0024]在本专利技术中，采用吸附的方法固定化菌体，具体吸附的方法如下：将生物炭加入到玻璃离心管中，然后在121℃灭菌20分钟。在玻璃离心管冷却后将细胞悬浮液添加到管中。随后将细胞悬浮液和生物炭的混合物置于150r/min的旋转摇床上，在27℃下培养24h，直至细胞吸附到生物炭的表面和孔隙上。分离后将生物炭用去离子水多次冲洗以去除未吸附的细胞，得到负载菌体的H2O2改性生物炭。
[0025]本专利技术的步骤(4)，是本专利技术关键的步骤。该步骤将框架材料包络到生物炭上，具体为：(1)将UiO
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PNIPAM与生物炭以1∶1
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1∶3的比例溶解在去离子水中，在磁力搅拌器中以150r/min的转速旋转6h，将框架材料初步覆盖在生物炭的表面。(2)UiO
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66和明胶按1：4的比例混合均匀后，将混合物溶解在去离子水中，并用机械搅拌(200r/min)使其均匀分散，直至形成均一的胶体。(3)将步骤1所得到的初步覆盖框架材料的生物炭加入到步骤2所得的UiO
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PNIPAM/明胶复合体系中，利用恒温振荡器以150
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200r/min的转速振荡8
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12h，使得框架材料和明胶充分包络生物炭的表面，并且呈现均一性的分布。(4)将制备好的UiO
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PNIPAM/明胶覆盖的生物炭放置在通风干燥的环境中，将其干燥和固化，最终得到全包络框架菌株负载的改性生物炭。
[0026]优选地，步骤(4)中所述框架材料为Uio
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66
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PNIPAM。Uio
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66
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NH2是一种由锆离子(Zr
3+
)和2
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氨基对苯二甲酸(NH2‑
H2BDC)组成的金属有机框架，可以被应用于土壤修复领域。
[0027]优选地，所述Uio
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PNIPAM的制备方法为：将2
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氨基苯二甲酸和ZrCl4在溶剂中反应后得到Uio
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NH2晶体，然后将Uio
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NH2晶体浸入到PNIPAM
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NHS溶液反应，得到Uio
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PNIPAM。
[0028]PNIPAM为聚(N
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异丙基丙烯酰胺)。PNIPAM
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NHS溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信号传递的紫外线防护生物控释农药的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将生物质去除游离水分后高温加热得到多孔生物炭；(2)将步骤(1)得到的多孔生物炭使用过氧化氢浸渍，得到过氧化氢改性生物炭；(3)将菌株进行培养后，利用吸附法固定在步骤(2)得到的过氧化氢改性生物炭中，得到负载菌株的过氧化氢改性生物炭；(4)将步骤(3)得到的负载菌株的过氧化氢改性生物炭加入到框架材料中，得到全包络框架菌株负载的改性生物炭；(5)将步骤(4)得到的全包络框架菌株负载的改性生物炭与改性纤维素基紫外防护膜进一步络合，得到所述基于信号传递的紫外线防护生物控释农药。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述高温加热的温度为400～800℃；优选地，步骤(1)中所述高温加热的时间为1～2h。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述过氧化氢的浓度为30wt％；优选地，步骤(2)中所述浸渍结束后，还包括烘干的过程得到所述过氧化氢改性生物炭。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述培养菌株的培养液为牛肉膏蛋白胨培养液；优选地，所述牛肉膏蛋白胨培养液的pH值为5.0；优选地，步骤(3)中所述菌株为球孢白僵菌或枯草芽孢杆菌；优选地，步骤(3)中所述培养为：在温度为27℃，转速180r/min的摇床上培养7天；优选地，步骤(3)中所述吸附方法为：在温度为27℃，转速150r/min的摇床上吸附24h。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述框架材料为Uio
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【专利技术属性】
技术研发人员：易宝军，华文彬，官子豪，王开，杨珈奕，孙正帅，韦琪，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：