一种ZIF载药纳米材料、其制备方法和应用

本发明涉及农药化学，具体而言，涉及一种zif载药纳米材料、其制备方法和应用。

背景技术：

1、农药是现代农业生产实践中不可或缺的一部分，在防御重大生物灾害、保障粮食生产安全方面具有重要作用。然而，施用农药的同时也带来了很多问题，只有1％的农药对目标生物具有有效作用，大部分农药由于其理化性质、施用技术和环境因素(如风速、淋滤、蒸发、温度、湿度、沉积、光解、水解和微生物活性等)最终会丢失，导致大量的农药以及农药残留物分布在不同的区域，如土壤、空气以及水等。农药会进入受污染的食物，会吸入灰尘或气溶胶，人类在处理这类产品时会直接接触皮肤进入人体，对人类健康造成危害。同时，食品中农药残留降低了农产品的质量，增加了食品安全风险。此外，长期使用农药会使防治害虫和病原微生物产生生物耐药性，增加了防治难度。因此，开发具有防治效果好、成本低、环境危害小等优势同时还具有高效、低毒、低残留特性的农药新剂型，是降低农药流失率，提高农药防治效果的有效途径。

2、但是，传统的农药存在有效成分释放不可控，持效期短，水溶性低等缺点，不仅降低了农药的防控效果，并对生态环境和人畜健康造成了潜在危害。因此，亟需开发一种新型农药，以提高农药利用率，减少农药用量，实现农药减量增效，从而保障农产品质量安全。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种zif载药纳米材料、其制备方法和应用，旨在有效提高农药利用率，减少农药用量。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种zif载药纳米材料，包括改性zif-8和负载在改性zif-8上的农药药剂；

4、其中，改性zif-8中含有酚酸调节剂。

5、在可选的实施方式中，酚酸调节剂选自丹宁酸、没食子酸、绿原酸和奎宁酸中的至少一种；

6、优选地，酚酸调节剂为丹宁酸。

7、在可选的实施方式中，在改性zif-8中，酚酸调节剂与2-甲基咪唑的摩尔比为0.0005-0.0018:1。

8、在可选的实施方式中，农药药剂选自噻虫嗪和吡虫啉中的至少一种；

9、优选地，农药药剂和改性zif-8的质量比为16-26:100。

10、第二方面，本发明提供一种前述实施方式中任一项zif载药纳米材料的制备方法，包括：利用锌盐、2-甲基咪唑和酚酸调节剂为原料制备改性zif-8，然后在改性zif-8上负载农药药剂。

11、在可选的实施方式中，锌盐中的锌离子与2-甲基咪唑和酚酸调节剂的摩尔比为1:4-12:0.002-0.0216；优选为1:6-10:0.01-0.015；

12、优选地，锌盐选自硫酸锌、硝酸锌和醋酸锌中的至少一种。

13、在可选的实施方式中，制备改性zif-8的过程包括：将锌盐溶解后得到锌盐溶液，将2-甲基咪唑与酚酸调节剂混合溶解后得到配体溶液，将锌盐溶液和配体溶液混合反应；

14、优选地，用于制备锌盐溶液和配体溶液的溶剂均为水，通过控制水的总用量，使锌盐溶液和配体溶液混合后锌离子的浓度为0.05mol/l-0.25mol/l；

15、优选地，反应温度为15℃-30℃，反应时间为3h-6h；

16、优选地，在反应完成之后进行老化处理1h-4h，然后分离得到多孔zif-8固体，将多孔zif-8固体洗涤、干燥。

17、在可选的实施方式中，在改性zif-8上负载农药药剂的过程包括：将有机溶剂、农药药剂和改性zif-8混合反应4h-10h；

18、优选地，加入农药药剂和改性zif-8的质量比为2-4:1；

19、优选地，反应过程是在振荡的条件下进行，控制转速为700r/min-1200r/min；

20、优选地，在反应完成之后，进行分离得到载药颗粒，将载药颗粒进行干燥。

21、在可选的实施方式中，有机溶剂选自丙酮、二氯甲烷中的至少一种；

22、优选地，当农药药剂为噻虫嗪时，所采用的有机溶剂为丙酮；当农药药剂为吡虫啉时，所采用的有机溶剂为二氯甲烷；

23、优选地，控制有机溶剂的用量，使农药药剂在反应体系中的浓度为10mg/ml-60mg/ml。

24、第三方面，本发明提供一种农药，包括前述实施方式中任一项zif载药纳米材料或前述实施方式中任一项制备方法制备得到的zif载药纳米材料。

25、本发明具有以下有益效果：通过酚酸调节剂在zif-8制备过程中进行功能化改性，以形成分级多孔的结构，有利于提高zif-8的载药性能，在负载农药药剂之后可以有效控制农药释放，延长农药持效期，有利于提高农药的利用率，减少农药用量。

技术特征：

1.一种zif载药纳米材料，其特征在于，包括改性zif-8和负载在所述改性zif-8上的农药药剂；

2.根据权利要求1所述的zif载药纳米材料，其特征在于，所述酚酸调节剂选自丹宁酸、没食子酸、绿原酸和奎宁酸中的至少一种；

3.根据权利要求2所述的zif载药纳米材料，其特征在于，在所述改性zif-8中，所述酚酸调节剂与2-甲基咪唑的摩尔比为0.0005-0.0018:1。

4.根据权利要求1所述的zif载药纳米材料，其特征在于，所述农药药剂选自噻虫嗪和吡虫啉中的至少一种；

5.一种权利要求1-4中任一项所述zif载药纳米材料的制备方法，其特征在于，包括：利用锌盐、2-甲基咪唑和所述酚酸调节剂为原料制备改性zif-8，然后在所述改性zif-8上负载所述农药药剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述锌盐中的锌离子与所述2-甲基咪唑和所述酚酸调节剂的摩尔比为1:4-12:0.002-0.0216；优选为1:6-10:0.01-0.015；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，制备所述改性zif-8的过程包括：将所述锌盐溶解后得到锌盐溶液，将所述2-甲基咪唑与所述酚酸调节剂混合溶解后得到配体溶液，将所述锌盐溶液和所述配体溶液混合反应；

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述改性zif-8上负载所述农药药剂的过程包括：将有机溶剂、所述农药药剂和所述改性zif-8混合反应4h-10h；

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自丙酮、二氯甲烷、乙腈和dmf中的至少一种；

10.一种农药，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述zif载药纳米材料或权利要求5-9中任一项所述制备方法制备得到的zif载药纳米材料。

技术总结
本发明公开了一种ZIF载药纳米材料、其制备方法和应用，涉及农药化学技术领域。通过酚酸调节剂在ZIF‑8制备过程中进行功能化改性，以形成分级多孔的结构，有利于提高ZIF‑8的载药性能，在负载农药药剂之后可以有效控制农药释放，延长农药持效期，有利于提高农药的利用率，减少农药用量。

技术研发人员：刘广洋,徐东辉,周杰,陈鸽,戚晨雨,侯雨杉,杨可欣,吕军,李凌云,陈晶,张延国,林桓
受保护的技术使用者：中国农业科学院蔬菜花卉研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15