石墨烯增效的壳寡糖生物药肥制备方法与流程

文档序号:12681099阅读:345来源:国知局

本发明属于肥料制备技术领域,涉及一种辣木专用的石墨烯增效的壳寡糖生物药肥制备方法,特别涉及石墨烯增效的壳寡糖生物药肥制备方法。



背景技术:

辣木是国际公认的全营养树种植物,是国家重点扶持和培育的战略性新产业,具有很好的生态价值、营养价值和药用价值,可应用于食品、医药保健、日用化工和生物环保等领域。

辣木是一种热带、亚热带多年生的落叶乔木,是一种速生树种,在热带地区,当年种植、当年开花结果、当年成林,生长迅速,生物量大。其生理特征是耐旱、耐贫瘠、抗逆性,基于辣木的生理特征,可以证明辣木的光合效率非常高,对土壤中养分转运、吸收、转化效率也非常高,所以辣木对土壤的肥力消耗极大。

由于辣木的根系十分脆弱,为肉质的块根、而主根发达,侧根不发达,甚至没有侧根,一棵高达十多米的辣木树,其根系只能扩展一米多,这就使根系吸收营养成分的范围很小,而辣木生长十分迅速,其周边土壤的有效成分早在辣木树生长初期即被吸收干净。若不及时追肥,补充土壤肥力 ,辣木就会迅速退化、早衰,枝叶枯萎、生长弱化,出现产量低下,品质迅速下降,辣木的嫩叶、嫩梢的口感变得苦涩,辣木树体也会出现严重的病虫害。

辣木喜热怕阴,不抗风、不耐寒、不耐涝,辣木根是肉质根,容易受线虫浸染。

充足的营养是保障辣木树势健壮,实现速生、优质、丰产的基础条件,针对辣木的生理特征,优选适宜的生物有机肥料,选用合理的施肥方法,科学地补充辣木生长的营养元素,满足其生长的需要,既要防止施肥不足,导致辣木出现缺肥致病,也要防止施肥过多,导致辣木出现营养胁迫病症。是获得全营养辣木的关键技术之一。

根据上述的辣木生理特征,既要针对辣木喜热怕阴,不抗风、不耐寒、不耐涝的生理特征,还要针对辣木速生性强、生物量大,消耗土壤肥力快及辣木肉质根易受线虫侵害的特征,针对性地开发和施用辣木专用肥料,以克服辣木的生理性缺陷,以提高辣木茎叶的产量、品质,提高辣木的抗病和坑逆性。

在国内已开发一批辣木专用肥料的专利技术:

中国发明专利《一种辣木专用肥料及其制备方法》(专利申请号:201510469275.4);

中国发明专利《一种辣木专用氨基酸大量元素水溶性肥及其制备方法》(专利申请号:201510592880.0);

中国发明专利《一种辣木专用腐植酸水溶性肥及其制备方法》(专利申请号:201610551774.2);

中国发明专利《一种促进辣木生长用肥料及其制备方法》(专利申请号:201510727576.2);

上述的辣木专用肥料对辣木的生理特征针对性还不强,特别对辣木不耐寒、不耐涝,辣木根系脆弱,肉质根系易受线虫侵染等的防治还存在不足。

至今尚未发现将壳寡糖生物药肥应用于辣木树木的栽培的报道。壳寡糖兼有药效和肥效双重生物调节功能,被誉为“不是农药的农药,不是化肥的化肥”的有机碳肥。

植物营养学理论指出,碳是植物营养中的大量元素,碳在植物体内的含量平均为45%左右,远超大中量元素之和的数倍之多。碳对植物而言,既是营养物质,又是能源物质,一旦发生缺碳不仅影响植物的营养积累,而且消耗已经积累的营养,必然引起植物处于“亚健康状态”。

壳寡糖是一种功能糖生物肥料,也是一种提供“碳营养”的水溶性有机碳肥,又是糖链植物疫苗和抗逆剂,是一种药肥合一的生物源功能性肥料,是国家“十一五”863计划海洋技术领域“海洋生物农药及植物保生长剂产业化关键技术”研究课题,被列为“新世纪影响我们的50大农业科技成果”

在国内,壳寡糖作为生物药肥已经得到大力推广,已拥有数量诸多的发明专利。

中国发明专利《农作物种子浸种剂及其制备方法》(专利申请号:97106121.1);

中国发明专利《壳寡糖及其组合物用于作物抗涝的用途》(专利申请号:201110333983.7);

中国发明专利《壳寡糖用于抗早衰的用途》(专利申请号:201210058543.x);

中国发明专利《壳寡糖用于促进新生枝条短粗状的用途》(专利申请号:201210058407.0);

中国发明专利《壳寡糖及其组合物用于霜害后恢复作物生长的用途》(专利申请号:201210058432.9);

中国发明专利《壳寡糖用于促进细胞修复的用途》(专利申请号:201210058490.1);

中国发明专利《一种含有壳寡糖的植物伤口保护剂》(专利申请号:201210058506.9);

中国发明专利《含有壳寡糖的植物伤口保护液》(专利申请号:201410001007.5);

中国发明专利《含有壳寡糖的组合物促进植物地下茎、块根膨大的用途》(专利申请号:201310416632.1);

中国发明专利《一种叶菜专用含壳寡糖多微叶面肥及其制备方法》(专利申请号:201510365816.9);

中国发明专利《一种壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂》(专利申请号:201510606721.1);

中国发明专利《一种壳寡糖铜络合物杀菌剂及其应用》(专利申请号:201410174256.4);

中国发明专利《壳寡糖作为抗病诱导子在植物幼苗培育中的应用》(专利申请号:201510866510.1);

上述壳寡糖生物药肥的专利,分别公开了壳寡糖对植物抗涝、抗寒、抗早衰,促进根系生长、促植物光合作用和植物细胞修复,保护伤口及防治病虫害等各方面的功能,由此证明壳寡糖生物肥是辣木栽培中的种子浸种、育苗、定植及辣木栽培养护等各阶段的理想药肥。

石墨烯作为一种特殊的纳米碳材料,是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,是目前已发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米碳材料,被称为“黑金”,是“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”,极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

纳米碳材料对肥料增效作用是公认的,纳米碳粉在含有水分的土壤中是超导体,土壤中含纳米碳粉的肥料就变成导电肥料,能增加土壤的导电性和磁场强度,促进植物根系发达,能加快土壤中的氮磷钾大量营养元素和中微量元素的释放,提高肥料的利用率,活化土壤微环境,提高农作物的产量、品质、抗病性和抗逆性,促进植物增产节肥和温室气体减排功能,所以石墨烯是一种高效的肥料增效剂。

在国内,已有一批应用石墨烯作为肥料增效剂的专利技术:

中国发明专利《一种种苗护理素》(专利申请号:201410811285.7);

中国发明专利《一种含有木糖渣的有机肥及其制备方法》(专利申请号:201510495293.x);

中国发明专利《一种育苗绿萝用高效肥料及其制备方法》(专利申请号:201510949935.9);

中国发明专利《一种由石墨烯改性的复合肥增效剂及其制备方法》(专利申请号:201510974597.4);

中国发明专利《一种石墨烯新型肥料及其制备方法》(专利申请号:201610474138.4);

中国发明专利《一种干旱地区盐碱地种植花生的方法》(专利申请号:201610542402.3);

中国发明专利《一种石墨烯富硒肥料及其制备方法》(专利申请号:201610551774.2)。

上述发明专利公开了,不同成分的肥料、不同用途的肥料,添加了石墨烯纳米材料,对肥料均具有改性、增效的作用。

目前制备石墨烯的技术普通存在能耗、水耗大和工艺不环保等问题,石墨烯粉在壳聚糖酸性溶液中,经超声波剥离获得分散在壳聚糖溶液中的石墨烯,成本低廉、工艺简单、绿色环保,有利于产业化生产。

中国发明专利公开的专利文献中有数个发明专利公开了:将石墨粉体悬浮于壳聚糖的酸性溶液,用超声波剥离制备石墨烯的技术。

中国发明专利《多孔石墨烯及其制备方法》(专利申请号:201510150669.3);

中国发明专利《一种制备石墨烯的方法》(专利申请号:201310074152.1);

中国发明专利《一种改性壳聚糖制备石墨烯的方法》(专利申请号:201410565574.3)。

上述已公开的专利文献表明,石墨粉体悬浮在壳聚糖酸性溶液中,用超声剥离制备石墨烯,是由石墨粉体制备石墨烯的技术手段之一。

壳寡糖是环境友好的有机剥离剂,但价格较贵,目前未见将剥离石墨烯的壳聚糖加以开发利用的报道。

也没有发现将石墨粉体悬浮在壳聚糖酸性溶液中,经超声剥离制备石墨烯壳聚糖悬浮物,然后将其壳聚糖氧化降解,直接制得含石墨烯的壳寡糖生物药肥的报道。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种辣木专用的石墨烯增效的壳寡糖生物药肥的制备方法。本发明的辣木专用的石墨烯增效的壳寡糖生物药肥,是一种含有石墨烯纳米碳材料的水溶性有机碳肥料。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

本发明的石墨烯增效的壳寡糖生物药肥是由石墨粉体在壳聚糖酸性溶液中,用超声剥离制得石墨烯壳聚糖悬浮液,再经氧化降解直接制成石墨烯重量的百分含量0.05%~0.5%的壳寡糖生物药肥。本发明的技术方案分为二个步骤:

1、石墨烯壳聚糖悬浮液的制备:

制备用于石墨烯增效的壳寡糖生物肥的石墨烯,采用液相超声剥离法,将300目以上的天然石墨粉加入到乙酸体积浓度3%~8%,pH值≤5,壳聚糖重量百分含量1%~2%的壳聚糖乙酸溶液中,在10℃~60℃条件下用超声剥离处理2~24h,制得石墨烯壳聚糖悬浮液;

所述的天然石墨粉与壳聚糖的质量比为:1:1~10;

2、石墨烯增效的壳寡糖生物药肥的制备:

在上述制备的石墨烯壳聚糖悬浮液中加入壳聚糖含量20倍的过氧化氢[p1] ,在10℃~60℃条件下进行超声降解6h~8h,使壳聚糖降解生成壳寡糖,制得石墨烯增效剂重量百分含量0.1%~2.0%的壳寡糖悬浮液,使用时用不含石墨烯的壳寡糖冲稀含石墨烯增效剂的壳寡糖悬浮液,配制成石墨烯增效剂重量百分含量0.05%~0.5%的壳寡糖悬浮液,即为石墨烯增效的壳寡糖生物药肥。

本发明的石墨烯增效的壳寡糖生物药肥可以直接作为辣木专用肥施用;可以与其他有机肥、化学肥料复配制成辣木专用基肥、辣木专用育苗肥、辣木专用叶面肥、辣木专用灌施肥以及富硒辣木专用肥、富SOD辣木专用肥。

本发明的石墨烯增效的壳寡糖生物药肥可以直接作为其他林木、果树、花卉和各种农作物的抗逆性药肥施用;可以与其他有机肥料、化学肥料复配制成基肥、育苗肥、叶面肥、灌施肥以及富硒肥、富SOD肥施用于其他林木、果树、花卉和各种农作物。

本发明的石墨烯增效的壳寡糖生物药肥,融汇壳寡糖与石墨烯的优点于一身,且工艺简单,易于实施,生产过程无废气、废液、废渣。

本发明提供的石墨烯增效的壳寡糖生物药肥,能促进辣木根系更好生长,提高辣木茎叶的产量和品质,同时可有效补充“碳营养”,防止辣木出现 “碳饥饿”症状,提高辣木抗寒、抗涝等抗逆能力,并能预防线虫对辣木根部的侵害。

具体实施方式:

以下将结合具体实施对本发明做进一步详细说明,但并非是对本发明的限制,凡依照本发明公开内容所作的任何本领域的等同替换,均属本发明的保护范围。

实施例1

石墨烯增效的壳寡糖生物药肥制备方法,分为二个步骤:

1、石墨烯壳聚糖悬浮液的制备:

制备用于石墨烯增效的壳寡糖生物肥的石墨烯,采用液相超声剥离法,将300目以上的天然石墨粉加入到乙酸体积浓度8%,pH值≤5,壳聚糖重量百分含量1%的壳聚糖乙酸溶液中,在10℃~60℃条件下用超声剥离处理16h,制得石墨烯壳聚糖悬浮液;

所述的天然石墨粉与壳聚糖的质量比为:1:1;

2、石墨烯增效的壳寡糖生物药肥的制备:

在上述制备的石墨烯壳聚糖悬浮液中加入壳聚糖含量20倍的30%过氧化氢,在10℃~60℃条件下进行超声降解8h,使壳聚糖降解生成壳寡糖,制得石墨烯增效剂重量百分含量1.0%的壳寡糖悬浮液,使用时用不含石墨烯的壳寡糖稀释含石墨烯的壳寡糖悬浮液,配制成石墨烯重量百分含量0.5%的壳寡糖悬浮液,即为石墨烯增效的液态壳寡糖生物药肥。

实施例2

石墨烯增效的壳寡糖生物药肥制备方法,分为二个步骤:

1、石墨烯壳聚糖悬浮液的制备:

制备用于石墨烯增效的壳寡糖生物肥的石墨烯,采用液相超声剥离法,将300目以上的天然石墨粉加入到乙酸体积浓度8%,pH值≤5,壳聚糖重量百分含量1%的壳聚糖乙酸溶液中,在10℃~60℃条件下用超声剥离处理20h,制得石墨烯壳聚糖悬浮液;

所述的天然石墨粉与壳聚糖的质量比为:1:5;

2、石墨烯增效的壳寡糖生物药肥的制备:

在上述制备的石墨烯壳聚糖悬浮液中加入壳聚糖含量20倍的30%过氧化氢,在10℃~60℃条件下进行超声降解8h,使壳聚糖降解生成壳寡糖,制得石墨烯增效剂重量百分含量0.5%的壳寡糖悬浮液,使用时用不含石墨烯的壳寡糖稀释含石墨烯的壳寡糖悬浮液,配制成石墨烯重量百分含量0.1%的壳寡糖悬浮液,即为石墨烯增效的液态壳寡糖生物药肥。

实施例3

石墨烯增效的壳寡糖生物药肥制备方法,分为二个步骤:

1、石墨烯壳聚糖悬浮液的制备:

制备用于石墨烯壳寡糖生物肥的石墨烯,采用液相超声剥离法,将300目以上的天然石墨粉加入到乙酸体积浓度8%,pH值≤5,壳聚糖重量百分含量1%的壳聚糖乙酸溶液中,在10℃~60℃条件下用超声剥离处理24h,制得石墨烯壳聚糖悬浮液;

所述的天然石墨粉与壳聚糖的质量比为:1:10;

2、石墨烯增效的壳寡糖生物药肥的制备:

在上述制备的石墨烯壳聚糖悬浮液中加入壳聚糖含量20倍的30%过氧化氢,在10℃~60℃条件下进行超声降解8h,使壳聚糖降解生成壳寡糖,制得石墨烯增效剂重量百分含量0.1%的壳寡糖悬浮液,使用时用不含石墨烯的壳寡糖稀释含石墨烯的壳寡糖悬浮液,配制成石墨烯重量百分含量0.05%的壳寡糖悬浮液,即为石墨烯增效的液态壳寡糖生物药肥。

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