CN103772025B - 一种植物生长杀菌促进剂及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植物生长杀菌促进剂及其制备工艺，植物生长杀菌促进剂由30±3%的TiO₂、35±3%的壳聚糖、4±3%的乳化剂OP-10、9±3%的亚磷酸钠溶液、22±3%的柠檬酸组成。制备工艺包括：制取改性后的纳米TiO₂粉末、制取纳米二氧化钛/壳聚糖处理液、制取缓释包覆膜、混合搅拌制取植物生长杀菌促进剂。本发明的有益效果是：由TiO₂、壳聚糖、乳化剂、亚磷酸钠溶液、柠檬酸组成的缓释包覆膜，可以延缓释放促进剂的效力，使喷洒在植物叶面的促进剂药效更长更持久，降低了农作物的生产成本。

Description

一种植物生长杀菌促进剂及其制备工艺

技术领域

本发明涉及光触媒技术领域，尤其是一种植物生长杀菌促进剂及其制备工艺。

背景技术

民以食为天，然而人类赖以生存的第一个要素——粮食，却面临着日益短缺的局面。而如何提高植物的光合作用，是解决加快植物生长和提高产量的最直接有效的办法。根据植物光合作用的机理，在研究中发现，可以运用光触媒和暗触媒，喷施于植物叶面可提高光的利用率，使光合作用更活跃，即使是日照量不足的雨季(因为吸收的是紫外线)也有很好的促进效果。它不同于现有的利用化肥和植物生长杀菌促进剂的技术，是根据植物基于太阳能的光合作用合成的物质中得到养分并生长这一自然规律，由可利用太阳能促进光合作用、并对人体以及植物具有确保安全性、和具有包括灭菌以及分解有毒生物在内的功能。

壳聚糖是现有的高品质的植物生长促进剂的原料之一，由壳聚糖复配而成的叶面肥，既能给植物杀虫，抗病，起到肥料的作用，又能分解土壤中动植物残体及微量金属元素，从而转化为植物的营养素，增强植物免疫力，促进植物的健康，有良好的营养价值。

纳米二氧化钛也是现有的植物生长杀菌促进剂的原料之一，化学稳定性很高，可以在微量紫外线的作用下产生很强的光氧化及还原能力，能够促进植物的光合作用，并具有杀菌作用。

壳聚糖作为植物生长杀菌促进剂的成分之一，具有促进生长的作用，但是单独使用时不能长久的对农作物进行生长促进作用，在太阳光的照射下很快就失去了作用。而纳米二氧化钛容易团聚，不能均匀的作用在植物表面，因此需要通过特殊处理才能在农作物叶面及根部缓慢释放，使之在整个生长周期内达到最佳目的，降低使用成本提升效用。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低农作物生产成本、可长期持久地起作用的植物生长杀菌促进剂及其制备工艺。

为了完成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种植物生长杀菌促进剂的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

A、制取改性后的纳米TiO₂粉末，包括：

A1、制取溶解液，称取质量份数为10份的纳米TiO₂加入到140份水中，然后滴入柠檬酸直至调节pH值为5，再加入1.5份月桂酸钠，在40℃条件下搅拌70min，得到析出的沉淀物；

A2、真空抽滤；将得到的沉淀物放入设有滤纸的布氏漏斗中，并与真空泵连接，使用真空泵将沉淀物中的水份抽干得到滤饼；

A3、洗涤；先用去离子水洗涤滤饼3分钟，再先用95％的乙醇洗涤2次，最后用无水乙醇洗涤一次；

A4、将步骤A3所得到的滤饼转移至马弗炉中在300℃下干燥10分钟，然后将干燥后的滤饼放入高速多功能摇摆粉碎机中进行3min的打碎操作，得到改性后的纳米TiO₂粉末；

B、制取纳米二氧化钛/壳聚糖处理液：将10g/L柠檬酸、10g/L亚磷酸钠和5g/L壳聚糖各50份充分溶解后滤去不溶物杂质，然后加入5份的乳化剂OP-10，在室温下搅拌均匀并渐次加入步骤A4中得到的改性纳米二氧化钛粉末，至二氧化钛浓度达到5g/L时停止加入改性纳米二氧化钛粉末，然后进行30min的搅拌分散操作，得到纳米二氧化钛/壳聚糖处理液；

C、制取缓释包覆膜：将步骤B中得到的纳米二氧化钛/壳聚糖处理液使用流延成膜法制成薄膜，待薄膜干燥后用0.1mol/L的NaOH溶液洗涤，再在室温下干燥2小时即得缓释包覆膜；

D、混合搅拌制取植物生长杀菌促进剂：将纳米TiO₂粉末、壳聚糖和缓释包覆膜置于磁力搅拌器上充分搅拌30min，使之均匀混合得植物生长杀菌促进剂。

所述的纳米TiO₂为锐钛型纳米TiO₂，且TiO₂含量大于99.9％。

所述的壳聚糖的脱乙酰度为92.76％。

所述的纳米二氧化钛/壳聚糖处理液中，各组分的百分比为30±3％的TiO₂、35±3％的壳聚糖、4±3％的乳化剂OP-10、9±3％的亚磷酸钠溶液、22±3％的柠檬酸。

所述的植物生长杀菌促进剂由组分比为三分之一的纳米TiO₂、三分之一的壳聚糖和三分之一的缓释包覆膜组成。

所述的植物生长杀菌促进剂为缓释剂形式的促进剂。

本发明的有益效果是：经过壳聚糖与纳米二氧化钛反应后制备的该产品具有多种功效：一是提高细胞活力，增强植物抗性：它可以激活植物自身免疫系统，特别是对农作物生长不良及受自然灾害后恢复生长效果显著；二是提高叶绿素含量，增强光和作用，从而能大幅度提高作物产量；三是抑制病菌生长，减少农药使用量，此外还能改善产品品质。大田试验表明，作物施用后能提高产量20％以上，果实色泽鲜艳，原有风味浓厚。可广泛应用于小麦、棉花、花生、蔬菜、果树等作物，既可喷洒又可灌根。如在作物采摘前10天喷施于作物表面，可分解果实表面残留的农药，提高食用的安全性。由于本品不添加任何化工肥料，所以对周边环境没有污染，保证了土壤的循环利用。

本发明的促进植物光合作用的机理为：

植物光合作用的原初反应是在叶绿体的类囊体上进行的，通过类囊体上的作用中心色素，把可见光的光能转变为电能，水被光解，形成电子氧气质子，这些电子和质子通过光合磷酸化，形成不稳定的化学能，不稳定的化学能通过碳的同化形成稳定的化学能，也就是形成碳水化合物的过程，供给植物生长发育所使用。

2H₂O+叶绿体+光能→→→4H⁺+O₂+4e-

CO₂+H₂O+绿色细胞+光能→→→(CH₂O)+O₂

喷洒在植物绿叶上的植物生长杀菌促进剂，吸收到植物后通过积极的光水解，给植物的光合作用补充、传递电子能量，以此来达到促进光合作用的主效果，而未被植物吸收的二氧化钛以固态留在植物表面，对于各种植物病原体显示杀菌以及防御的补助效果。也就是当紫外光照射在二氧化钛颗粒上时，在价带的电子被紫外光所激发，跃迁到导带形成自由电子(e-)，经过反应产生氢，而在价带形成一个带正电的空穴(h+)，并氧化水后产生氧，也就是在紫外线的作用下二氧化钛能够独立光水解形成电子、质子以及氧气，这样分解出来的电子、质子，并行于植物光反应阶段的电

子传递，由此提高光合作用的速度。

本发明的杀菌机理是：

二氧化钛在紫外光作用下，激发物质表面电子，可连续发生能级跃迁，继而电子飞出，形成具有超强氧化能力的空穴(正穴)和具有超强还原能力的电子；空穴/电子对与表面和空气中水反应后可产生活性氧[0]和氢氧自由基[HO]等活性物质。

这种反应过程可有以下几个步骤：在光的作用下产生空穴/电子对即TiO₂+光能(hv)→→→电子(e-)+正穴(h⁺)；空穴/电子对与表面和空气中水反应生成活性自由基即正穴(h⁺)+水分子(H₂0)→→→0H+H⁺，电子(e-)+氧(0₂)→→→活性氧(0₂-)。光触媒反应所形成的空穴/电子对与表面和空气中有机物结合而发生氧化还原反应，可彻底将其氧化成水等无害物质；另外，空穴/电子对与表面和空气中水反应后可产生活性氧[0]和氢氧自由基[HO]等活性物质。这些活性物质具有极强的氧化作用，不仅能氧化破坏细菌、霉菌这些有机物的细胞膜，固化病毒的蛋白质，在杀菌的同时还能分解细菌尸体上释放出的有害复合物，也可将有机化学污染物完全氧化破坏，从而起到洁净环境等作用。由于在这种反应过程中光触媒不参与反应，从而使反应可反复进行，所以光触媒可长期持久地起作用。

壳聚糖和纳米二氧化钛在柠檬酸、亚磷酸钠和乳化剂的作用下生成的反应物也是原料之一，称为改性TiO₂/壳聚糖复合物，这种产物为复合膜，作为壳聚糖和纳米二氧化钛表面包裹的缓释包覆膜，这种缓释包覆膜可以延缓释放促进剂的效力，使喷洒在植物叶面的促进剂药效更长更持久。

具体实施方式

本发明为一种植物生长杀菌促进剂及其制备工艺，由TiO₂、壳聚糖、乳化剂、亚磷酸钠溶液、柠檬酸组成的缓释包覆膜，可以延缓释放促进剂的效力，使喷洒在植物叶面的促进剂药效更长更持久，降低了农作物的生产成本。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

具体实施例，一种植物生长杀菌促进剂，由组分比为三分之一的纳米TiO₂、三分之一的壳聚糖和三分之一的缓释包覆膜组成，所述的植物生长杀菌促进剂为缓释剂形式的促进剂。

所述的纳米TiO₂为河北麦森钛白粉有限公司生产的锐钛型纳米TiO₂，且TiO₂含量大于99.9％。

所述的壳聚糖为青岛海洋新材料科技有限公司生产的脱乙酰度为92.76％的壳聚糖。

一种植物生长杀菌促进剂的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

A、制取改性后的纳米TiO₂粉末，包括：

A1、制取溶解液，称取质量份数为10份的纳米TiO₂加入到140份水中，然后滴入柠檬酸直至调节pH值为5，再加入1.5份月桂酸钠，在40℃条件下搅拌70min，得到析出的沉淀物；

A2、真空抽滤；将得到的沉淀物放入设有滤纸的布氏漏斗中，并与真空泵连接，使用真空泵将沉淀物中的水份抽干得到滤饼；

A3、洗涤；先用去离子水洗涤滤饼3分钟，再先用95％的乙醇洗涤2次，最后用无水乙醇洗涤一次；

A4、将步骤A3所得到的滤饼转移至马弗炉中在300℃下干燥10分钟，然后将干燥后的滤饼放入高速多功能摇摆粉碎机中进行3min的打碎操作，得到改性后的纳米TiO₂粉末；

B、制取纳米二氧化钛/壳聚糖处理液：将10g/L柠檬酸、10g/L亚磷酸钠和5g/L壳聚糖各50份充分溶解后滤去不溶物杂质，然后加入5份的乳化剂OP-10，在室温下搅拌均匀并渐次加入步骤A4中得到的改性纳米二氧化钛粉末，至二氧化钛浓度达到5g/L时停止加入改性纳米二氧化钛粉末，然后进行30min的搅拌分散操作，得到纳米二氧化钛/壳聚糖处理液；所述的纳米二氧化钛/壳聚糖处理液中，各组分的百分比为30±3％的TiO₂、35±3％的壳聚糖、4±3％的乳化剂OP-10、9±3％的亚磷酸钠溶液、22±3％的柠檬酸；

C、制取缓释包覆膜：将步骤B中得到的纳米二氧化钛/壳聚糖处理液使用流延成膜法制成薄膜，待薄膜干燥后用0.1mol/L的NaOH溶液洗涤，再在室温下干燥2小时即得缓释包覆膜；

D、混合搅拌制取植物生长杀菌促进剂：将纳米TiO₂粉末、壳聚糖和缓释包覆膜置于磁力搅拌器上充分搅拌30min，使之均匀混合得植物生长杀菌促进剂。

供试肥料:氨基酸叶面肥,由皖农宝生物肥有限公司提供；壳聚糖，由青岛海洋新材料科技有限公司生产；本发明所生产的植物生长杀菌促进剂。

供试作物:大白菜，为改良的青杂三号。试验时间为：2011年8月-2012年1月。大白菜试验设在河北麦森钛白粉有限公司试验田内,试验田露地栽培,栽培密度均为22500株/hm²。

试验方法：试验采用单因子差异设计,(1)喷施等量清水、(2)施氨基酸叶面肥、(3)施壳聚糖、(4)施植物生长杀菌促进剂，进行4个不同的处理。

实验结果：

表1不同处理大白菜生长性状

表2不同处理大白菜产量结果

由上表可以看出，施用本发明生产的植物生长杀菌促进剂可显著提高大白菜产量。且以喷施800倍液和灌根200倍液,增产效果更佳。

研究发现，经过壳聚糖与纳米二氧化钛反应后制备的本发明生产的植物生长杀菌促进剂具有多种功效：一是提高细胞活力，增强植物抗性。它可以激活植物自身免疫系统，特别是对农作物生长不良及受自然灾害后恢复生长效果显著。二是提高叶绿素含量，增强光和作用，从而能大幅度提高作物产量。三是抑制病菌生长，减少农药使用量。此外还能改善产品品质。大田试验表明，作物施用后能提高产量20％以上，果实色泽鲜艳，原有风味浓厚，可广泛应用于小麦、棉花、花生、蔬菜、果树等作物。如在作物采摘前10天喷施于作物表面，可分解果实表面残留的农药，提高食用的安全性。由于本品不添加任何化工肥料，所以对周边环境没有污染，保证了土壤的循环利用，而缓释包覆膜可以延缓释放促进剂的效力，使喷洒在植物叶面的促进剂药效更长更持久。

Claims (6)

1.一种植物生长杀菌促进剂的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

A、制取改性后的纳米TiO₂粉末，包括：

A1、制取溶解液，称取质量份数为10份的纳米TiO₂加入到140份水中，然后滴入柠檬酸直至调节pH值为5，再加入1.5份月桂酸钠，在40℃条件下搅拌70min，得到析出的沉淀物；

A2、真空抽滤；将得到的沉淀物放入设有滤纸的布氏漏斗中，并与真空泵连接，使用真空泵将沉淀物中的水份抽干得到滤饼；

A3、洗涤；先用去离子水洗涤滤饼3分钟，再先用95％的乙醇洗涤2次，最后用无水乙醇洗涤一次；

A4、将步骤A3所得到的滤饼转移至马弗炉中在300℃下干燥10分钟，然后将干燥后的滤饼放入高速多功能摇摆粉碎机中进行3min的打碎操作，得到改性后的纳米TiO₂粉末；

B、制取纳米二氧化钛/壳聚糖处理液：将10g/L柠檬酸、10g/L亚磷酸钠和5g/L壳聚糖各50份充分溶解后滤去不溶物杂质，然后加入5份的乳化剂OP-10，在室温下搅拌均匀并渐次加入步骤A4中得到的改性后的纳米TiO₂粉末，至二氧化钛浓度达到5g/L时停止加入改性后的纳米TiO₂粉末，然后进行30min的搅拌分散操作，得到纳米二氧化钛/壳聚糖处理液；

C、制取缓释包覆膜：将步骤B中得到的纳米二氧化钛/壳聚糖处理液使用流延成膜法制成薄膜，待薄膜干燥后用0.1mol/L的NaOH溶液洗涤，再在室温下干燥2小时即得缓释包覆膜；

D、混合搅拌制取植物生长杀菌促进剂：将纳米TiO₂粉末、壳聚糖和缓释包覆膜置于磁力搅拌器上充分搅拌30min，使之均匀混合得植物生长杀菌促进剂。

2.根据权利要求1所述的一种植物生长杀菌促进剂的制备工艺，其特征在于：所述的纳米TiO₂为锐钛型纳米TiO₂，且TiO₂含量大于99.9％。

3.根据权利要求1所述的一种植物生长杀菌促进剂的制备工艺，其特征在于：所述的壳聚糖的脱乙酰度为92.76％。

4.根据权利要求1所述的一种植物生长杀菌促进剂的制备工艺，其特征在于：所述的纳米二氧化钛/壳聚糖处理液中，各组分的百分比为30±3％的TiO₂、35±3％的壳聚糖、4±3％的乳化剂OP-10、9±3％的亚磷酸钠溶液、22±3％的柠檬酸。

5.一种根据权利要求1所述的制备工艺生产的植物生长杀菌促进剂，其特征在于：所述的植物生长杀菌促进剂由组分比为三分之一的纳米TiO₂、三分之一的壳聚糖和三分之一的缓释包覆膜组成。

6.根据权利要求5所述的植物生长杀菌促进剂，其特征在于：所述的植物生长杀菌促进剂为缓释剂形式的促进剂。