一种基于磷、氨改性生物炭基缓释农药及其制备方法

本发明属于农药制剂，具体涉及一种基于磷、氨改性生物炭基缓释农药及其制备方法。

背景技术：

1、由于大多数农药(如呋虫胺、2,4-d、敌百虫等)存在水溶性高等缺点，易随水流失，造成其农药有效性低、作物药害以及环境污染等问题。因此，开发高效、安全的新型缓释农药，实现农药的提质增效、节量减排，已成为当前的研究热点。目前，针对上述缺点，人们已开发了天然聚合物、合成聚合物、纳米碳酸钙、ldhs、介孔二氧化硅、木质素微球等缓释农药载体，然而上述载体具有吸附性能较差、制作工艺复杂、成本高等缺点，并不利于实际生产上的应用。

2、生物炭是由生物质材料在完全无氧或部分缺氧条件下经过≤700℃的相对较低温度烧制，可燃烧气体从生物质中分离后剩下的性质稳定的含碳丰富的固体物质，具有比表面积大、孔隙率高、物理化学稳定性高和表面反应性好等特点，被广泛作为功能材料使用。同时其丰富的微孔结构、芳香官能团以及表面积能够调节土壤孔隙度、密度和颗粒度分布等物理特性，从而改变土壤氧气浓度、储水量及养分条件。

3、传统热解生成的生物炭由于其比表面积更低，孔隙度更小，对农药的吸附量有限，且无法实现在发挥药效的同时发挥肥效，限制了其在生产上的应用。因此，有必要开发出一种能高效负载农药、化肥的新型生物炭，并基于该生物炭进行缓释农药的开发。

技术实现思路

1、本发明第一方面的目的，在于提供一种磷改性生物炭。

2、本发明第二方面的目的，在于提供一种磷改性生物炭的制备方法。

3、本发明第三方面的目的，在于提供一种磷-氨改性生物炭。

4、本发明第四方面的目的，在于提供一种磷-氨改性生物炭的制备方法。

5、本发明第五方面的目的，在于提供一种应用。

6、本发明第六方面的目的，在于提供一种缓释产品。

7、本发明第七方面的目的，在于提供一种缓释产品的制备方法。

8、本发明第八方面的目的，在于提供一种缓释产品的应用。

9、为了实现本发明上述的目的，本发明采取的技术方案是：

10、本发明的第一个方面，提供一种磷改性生物炭，其特征在于：

11、所述磷改性生物炭的比表面积为600-1000m2/g；和/或所述磷改性生物炭的孔容为1.0～1.2m3/g。

12、本发明的第二个方面，提供本发明第一方面的磷改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：将生物基质与酸混合，热解，得到磷改性生物炭。

13、优选地，所述生物基质与酸的质量比例为1：(1.6～8)。

14、优选地，所述生物基质包括农林废弃物。

15、优选地，所述农林废弃物包括木屑、秸秆、椰壳、菌渣、沼渣、稻壳、畜禽粪便中的至少一种。

16、优选地，所述生物基质还包括粉碎，粉碎后生物基质通过60～100目筛。

17、优选地，所述酸包括磷酸、焦磷酸、和偏磷酸中的至少一种。

18、优选地，所述酸包括磷酸。

19、优选地，所述混合包括浸泡。

20、优选地，所述浸泡的时间为8～10h。

21、优选地，所述热解的温度为300～700℃。

22、优选地，所述热解的时间为2～6h。

23、优选地，所述热解的升温速率为5～10℃·min-1。

24、优选地，所述热解在保护气体的保护氛围下进行。

25、优选地，所述保护气体包括氮气、氦气、氩气中的至少一种。

26、本发明的第三个方面，提供一种磷-氨改性生物炭，其特征在于：

27、所述磷-氨改性生物炭的比表面积为1000-1400m2/g；和/或所述磷-氨改性生物炭的孔容为1.4～1.8m3/g。

28、本发明的第四个方面，提供本发明第三个方面的磷-氨改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：将本发明第一个方面的磷改性生物炭与氨混合，热解，得到。

29、优选地，所述磷改性生物炭与氨的质量比例为1：(4.5～9)。

30、优选地，所述磷改性生物炭还需要与溶剂混合。

31、优选地，所述溶剂包括水、乙醇、乙二醇中的至少一种。

32、优选地，所述溶剂包括乙二醇。

33、优选地，所述磷改性生物炭与溶剂的比例为每mg磷改性生物炭加入80～160ml溶剂。

34、优选地，所述氨包括氨气、氨水中的至少一种。

35、优选地，所述氨包括氨水。

36、优选地，所述热解的反应的温度为160～200℃。

37、优选地，所述热解的反应时间为8-10h。

38、本发明的第五个方面，提供本发明第一个方面的磷改性生物炭、和/或本发明第三个方面的磷-氨改性生物炭在制备产品中的应用。

39、优选地，所述产品包括化肥、农药中的至少一种。

40、优选地，所述产品包括农药。

41、优选地，所述农药包括缓释农药。

42、本发明的第六个方面，提供一种缓释产品，包括本发明第一个方面的磷改性生物炭、和/或本发明第三个方面的磷-氨改性生物炭。

43、优选地，所述缓释产品还包括农药、化肥中的至少一种。

44、优选地，所述缓释产品还包括农药。

45、优选地，所述农药包括呋虫胺、敌百虫、2,4-d中的至少一种。

46、优选地，所述农药包括2,4-d。

47、本发明的第七个方面，提供本发明第六个方面的缓释产品的制备方法，将本发明第一个方面的磷改性生物炭和/或本发明第三个方面的磷-氨改性生物炭与农药或化肥混合，固液分离，得到。

48、优选地，所述混合的时间为12-24h。

49、本发明的第八个方面，提供本发明第六个方面的缓释产品在降低产品副作用中的应用。

50、优选地，所述产品包括农药。

51、本发明的有益效果是：

52、本发明提供了一种磷改性生物炭，由生物基质和磷酸制备得到，与未改性生物炭相比，磷改性后生物炭比表面积从60.88m2/g提高到795.52m2/g，孔容从0.02cm3/g提高到1.12cm3/g，表明在高温及磷酸催化下，生物炭形成了更大的比表面积及更多微孔结构。

53、本发明还提供了一种磷-氨改性生物炭，在磷改性生物炭的基础上进一步使用氨水进行改性。与磷改性生物炭相比，磷-氨改性生物炭的比表面积与孔容进一步增加，比表面积从795.52m2/g提高到1209.42m2/g，孔容从1.12cm3/g提高到1.63cm3/g，这是由于氨改性后生物炭孔隙中的磷酸基团被置换出来，导致了更多微小孔隙的形成。

54、基于两种改性生物炭，本发明进一步提供了两种改性生物碳缓释农药。两种缓释农药能够在抑制了马齿苋胚根长胚芽长的同时，降低了对玉米的药害，具有重要的应用价值。

技术特征：

1.一种磷改性生物炭，其特征在于：

2.权利要求1所述的磷改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：将生物基质与酸混合，热解，得到磷改性生物炭。

3.根据权利要求2所述的磷改性生物炭的制备方法，其特征在于：

4.一种磷-氨改性生物炭，其特征在于：

5.权利要求4所述磷-氨改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：将权利要求1所述的磷改性生物炭与氨混合，热解，得到。

6.根据权利要求5所述的磷-氨改性生物炭的制备方法，其特征在于：

7.权利要求1所述磷改性生物炭、和/或权利要求4所述磷-氨改性生物炭在制备产品中的应用；

8.一种缓释产品，包括权利要求1所述的磷改性生物炭和/或权利要求4所述的磷-氨改性生物炭；

9.权利要求8所述的缓释产品的制备方法，将权利要求1所述的磷改性生物炭和/或权利要求8所述的磷-氨改性生物炭与农药或化肥混合，固液分离，得到。

10.权利要求8-9任一项所述的缓释产品在降低产品副作用中的应用；

技术总结
本发明属于农药制剂技术领域，具体涉及一种基于磷、氨改性生物炭基缓释农药及其制备方法。本发明提供了一种磷改性生物炭，由生物基质和磷酸制备得到，与未改性生物炭相比，磷改性后生物炭比表面积、孔容提高，表明在高温及磷酸催化下，生物炭形成了更大的比表面积及更多微孔结构。此外，在磷改性生物炭的基础上进一步使用氨水进行改性得到磷‑氨改性生物炭，其比表面积与孔容进一步增加，表明氨改性后生物炭孔隙中的磷酸基团被置换出来，导致了更多微小孔隙的形成。基于两种改性生物炭，本发明进一步提供了两种改性生物碳缓释农药。两种缓释农药能够在抑制了马齿苋胚根长胚芽长的同时，降低了对玉米的药害，具有重要的应用价值。

技术研发人员：姜晓谦,陈水清
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29