[发明专利]一种介孔二氧化硅纳米肥料的制备方法及其产品

说明书

一种介孔二氧化硅纳米肥料的制备方法及其产品，制备方法包括制备介孔二氧化硅纳米(MSNs)材料，制备巯基修饰的纳米介孔二氧化硅，用于包载尿素，然后用1‑癸硫醇对巯基修饰的二氧化硅纳米介孔进行封堵，从而制备出介孔二氧化硅纳米肥料。本发明合成了一种肥料装载效率高、有利于植物吸收合适的直径和孔径的MSNs，对纳米颗粒表面予以功能基团修饰并进行尿素肥料的装载。同时，利用合适的门控分子覆盖介孔入口，将肥料封闭在介孔内，以防止其早期泄露。以谷胱甘肽作为激发因子与门控分子相互反应，调节并控制肥料的释放速度。

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种介孔二氧化硅纳米肥料的制备方法及其产品。

背景技术

现代农业生产在很大程度上依赖化肥、农药为作物生长提供充足的养分，控制各种病虫害，清除杂草，以保证作物健康生长，从而保障和提高农作物的产量。然而，长期大量使用农化产品使得土壤结构发生改变，导致土壤中的有机物含量显著减少，造成农田养分流失和土壤肥力下降。农化产品过量使用的原因，除了农业生产者没有合理、科学地施用外，另外一个主要原因是农作物本身对传统农化产品的吸收、利用率很低。研究数据表明，我国农业生产中，肥料的实际利用率不到30％，其余70％以上都流失在农田环境，不仅造成了巨大的浪费，也造成了农业生产环境的污染。为解决这一问题，有必要研究出安全、高效、稳定的新型肥料，提高作物的吸收利用率，大幅度减少传统肥料的使用量，从而减轻农业生产带来的环境压力。

当前，科研工作者采用既有疏水特性、又有水分和养分通道的特殊树脂膜包裹的缓控释肥料，避免了常规肥料在土壤中快速溶解而造成肥料淋失或流失的情况，从而能显著提高肥料的利用率，减少了施肥对环境的污染。然而，烯烃类膜材包裹的肥料的肥效难以调控，包膜材料中的溶剂难以回收，易于造成环境污染。而聚氨酯包膜材比较坚硬，在包膜过程、包膜肥储运和使用过程中，因外力作用极易导致包膜层受损或破裂而降低包膜肥的缓控释性能。另外，控释肥料的养分释放期虽然比较长，但是有的控释肥会出现前期供肥不足的问题。

近些年，纳米技术的快速发展为解决农业生产上的这一主要问题提供了新的有效解决途径。利用纳米材料独特的理化特性，例如优良的稳定性和吸附性，巨大的比表面积、良好的生物兼容性等研制的纳米肥料大幅度提高了植物对其持续性吸收的能力，并能有效地控制肥料的释放速率，从而达到长效保肥的目的。现阶段，纳米肥料主要包括纳米结构肥料、纳米生物复合肥料以及纳米材料包膜或者装载缓/控释肥料3大类。在常用纳米材料中，介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporous silica nanoparticle，MSNs)因具有高稳定性、比表面积大、孔径和孔道均可调节、易于修饰的内外表面以及良好的生物相容性等特点，作为药物载运和可控制释放材料，被广泛应用于生物医药领域。近年来，MSNs作为载运体系，逐渐用于装载和向植物体内输送DNA、植物生长调节剂等，简化转基因程序，延长试剂作用时间和提高作用效率。但是，利用MSNs制备纳米肥料的试验数据鲜有报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种介孔二氧化硅纳米肥料的制备方法及其产品，其为一种还原响应型的新型纳米肥料，并为智能控释纳米肥料的研制提供了一定的理论依据。

本发明的技术方案之一，一种介孔二氧化硅纳米肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备含有模板的介孔二氧化硅纳米材料；

(2)将含有模板的介孔二氧化硅纳米材料和(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷反应制备巯基修饰的介孔二氧化硅；

(3)介孔二氧化硅纳米颗粒包载尿素。

(4)1-癸硫醇对包载有尿素的介孔二氧化硅纳米介孔入口进行封堵，形成介孔二氧化硅纳米肥料；

优选的，上述介孔二氧化硅纳米肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备介孔二氧化硅纳米材料