[发明专利]一种光催化叶面施肥方法

说明书

本发明涉及农业技术领域，公开了一种光催化叶面施肥方法，将含有光催化剂和空穴牺牲剂多元醇的供氨水溶液喷洒于农作物叶面，在太阳光照射下为农作物提供氮肥；其中光催化剂为对太阳光光谱响应的纳米催化剂，导带位置低于‑0.092V，供氨水溶液中光催化剂的质量浓度为100～2000mg/L，多元醇的体积占供氨水溶液体积的1～20％。本发明利用太阳光驱动光催化剂产生光生电子，结合空穴牺牲剂抑制光生载流子复合湮灭，于农作物叶表面推进电子与空气中氮气反应原位生成氨，以作为农作物可吸收利用的氮源，无需额外施加含氮肥料，提高氮素利用率，且施肥方法简单、安全、方便。

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种光催化叶面施肥方法。

背景技术

人体核酸和蛋白质中的氮素来源于植物体内有机氮。植物主要通过根部吸收土壤中氮素获取营养，而土壤中氮素相对有限，需通过外施肥料的形式来补充。传统施肥方式为土壤施肥，利用率低，养分容易淋失、挥发或被土壤固定，易造成水体富营养化、土壤酸化、土壤板结、温室气体排放等环境问题。叶面施肥具有营养浓度低、吸收快、针对性强、利用效率高等优点，可作为辅助施肥方式。因此发展高效、环保叶面肥是粮食生产绿色可持续的重要保障。

市场上氮肥主要以工业固氮合成氨再加工转化为尿素、铵态(NH₄⁺-N)、硝态(NO₃^--N)和酰胺态等不同形态最后通过叶面肥施加方式供植物利用。叶面氮肥浓度范围在10～1000mol/L，浓度过高则易灼伤作物叶片；浓度过低，既增加了工作量，又达不到补充作物营养的要求。并且常用叶面氮肥多为速效肥，肥效期短，施肥周期通常为1～2周/次。

光催化产氨是在光照激发下，催化剂产生光生电子-空穴对，其中电子迁移到导带位置，空穴留在价带，成功转移至表面的电子将还原表面吸附的氮气产生氨，空穴牺牲剂通常用于氧化空穴为抑制光生载流子复合。

文献以(101)面为高暴露面的Fe掺杂TiO₂在乙醇牺牲剂作用下的光固氮效果(Enhanced nitrogen photofixation on Fe-doped TiO₂with highly exposed(101)facets in the presence of ethanol as scavenger，Applied Catalysis B:Environmental 144(2014)468–477)公开了水热法制备得到的Fe/TiO₂催化剂导带位置为-0.5V(vs NHE)，产氨速率可达到400μmol/g_cat./h；文献用碳量子点和CdS纳米颗粒装饰g-C₃N₄纳米薄片:在模拟太阳照射下具有优异的固氮能力的新型纳米复合材料(g-C₃N₄nanosheets decorated with carbon dots and CdS nanoparticles:Novelnanocomposites with excellent nitrogen photofixation ability under simulatedsolar irradiation，Ceramics International 45(2019)2542–2555)中研制的g-C₃N₄/C/CdS催化剂导带位置为-1.25V(vs NHE)，光催化活性实验中测得最优产氨量可达3180μmol/g_cat/L；