CN106966797A - 一种添加石墨烯的小麦专用肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种添加石墨烯的小麦专用肥及其制备方法，该肥料的主要成分包括乙烯、蛭石、过磷酸钾、腐殖酸、厩肥、硼砂、尿素和秸秆；将蛭石和硼砂与乙烯共同球磨，有利于硼砂和乙烯浸入蛭石的层状结构内部；在1400‑1600℃温度条件下，即使乙烯对蛭石有一定的保护作用，但蛭石仍会迅速膨胀6‑8倍，变为膨胀蛭石，这样硼砂就会在高温条件下，有充足的时间和空间和乙烯生成的石墨烯反应，完成石墨烯的硼掺杂；本发明生成的硼掺杂的石墨烯具有缓释硼的效果，可以在小麦的生长期持续的提供硼元素，不用担心硼的流失。综上所述，本发明的肥料可以为小麦长期稳定的提供各种元素，特别是对小麦缺硼导致的各种疾病有非常的预防效果。

Description

一种添加石墨烯的小麦专用肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体来说，涉及一种添加石墨烯的小麦专用肥及其制备方法。

背景技术

乙烯(Graphene)是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出乙烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

在2015年末硼烯发现之前，乙烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的乙烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。

乙烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用乙烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。

另外，乙烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，乙烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言乙烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

中国发明专利CN 106008018A公开了一种添加石墨烯的小麦专用肥及其制备方法，该方法将乙烯加入到肥料中，与蛭石相配合提高肥料的使用效果。

但是如何在乙烯的制备过程中就考虑其应用，并最大程度的发挥其功效，仍有待进一步研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种添加石墨烯的小麦专用肥及其制备方法，该方法大大提高硼砂的使用效果。

一种添加石墨烯的小麦专用肥，包括以下重量百分比的主要成份：

过磷酸钾 12-26％

尿素 10-30％

腐殖酸 15-28％

厩肥 20-40％

蛭石 2-8％

硼砂 0.3-0.8％

乙烯 3-15％

秸秆 余量。

厩肥是家畜粪尿和垫圈材料、饲料残茬混合堆积并经微生物作用而成的肥料。富含有机质和各种营养元素。各种畜粪尿中，以羊粪的氮、磷、钾含量高，猪、马粪次之，牛粪最低；排泄量则牛粪最多，猪、马类次之，羊粪最少。垫圈材料有秸秆、杂草、落叶、泥炭和干土等。厩肥分圈内积制(将垫圈材料直接撒入圈舍内吸收粪尿)和圈外积制(将牲畜粪尿清出圈舍外与垫圈材料逐层堆积)。经嫌气分解腐熟。在积制期间，其化学组分受微生物的作用而发生变化。

厩肥的作用：

①提供植物养分。包括必需的大量元素氮、磷、钾、钙、镁、硫和微量元素铁、锰、硼、锌、钼、铜等无机养分；氨基酸、酰胺、核酸等有机养分和活性物质如维生素B1、B6等。保持养分的相对平衡。

②提高土壤养分的有效性。厩肥中含大量微生物及各种酶(蛋白酶、脲酶、磷酸化酶)，促使有机态氮、磷变为无机态，供作物吸收。并能使土壤中钙、镁、铁、铝等形成稳定络合物，减少对磷的固定，提高有效磷含量。

③改良土壤结构。腐殖质胶体促进土壤团粒结构形成，降低容重，提高土壤的通透性，协调水、气矛盾。还能提高土壤的缓冲性和改良矿毒田。

④培肥地力，提高土壤的保肥、保水力。厩肥腐熟后主要作基肥用。新鲜厩肥的养分多为有机态，碳氮比(C/N)值大，不宜直接施用，尤其不能直接施入水稻田。

蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物，原矿外似云母，通常由黑(金)云母经热液蚀变作用或风化而成，因其受热失水膨胀时呈挠曲状，形态酷似水蛭，故称蛭石。生蛭石片经过高温焙烧后，其体积能迅速膨胀数倍至数十倍，体积膨胀后的蛭石就叫膨胀蛭石。蛭石可用作土壤改良剂，由于其具有良好的阳离子交换性和吸附性，可改善土壤的结构，储水保墒，提高土壤的透气性和含水性，使酸性土壤变为中性土壤；蛭石还可起到缓冲作用，阻碍PH值的迅速变化，使肥料在作物生长介质中缓慢释放，且允许稍过量地使用肥料而对植物没有危害；蛭石还可向作物提供自身含有的K、Mg、Ca、Fe以及微量的Mn、Cu、Zn等元素。蛭石的吸水性、阳离子交换性及化学成分特性，使其起着保肥、保水、储水、透气和矿物肥料等多重作用。试验表明：将0.5-1％的膨胀蛭石掺入复合肥中，可使农作物产量提高15-20％。

一种添加石墨烯的小麦专用肥的制备方法，包括以下步骤：

A、将蛭石和硼砂放入粉碎机中，粉碎至粉状，过250目筛，将筛下物放入湿式球磨机中，加入乙烯，采用球磨法进行研磨，得到混合料；

B、将混合料倒入石英反应器中，在加入保护气体条件下，1400-1600℃反应15-20min，冷却后倒出混合料；

C、将混合料倒入搅拌机中并加入其余的原料，搅拌均匀；

D、干燥、造粒，得到添加石墨烯的小麦专用肥。

优选的，所述的步骤B中，蛭石和硼砂的粒径均小于50μm。

优选的，所述的步骤B中，所述的保护气体为氩气、氮气和氦气中的任意一种。

本发明所提供的添加石墨烯的小麦专用肥的制备方法，一是将蛭石和硼砂与乙烯共同球磨，有利于硼砂和乙烯浸入蛭石的层状结构内部；二是在1400-1600℃温度条件下，即使乙烯对蛭石有一定的保护作用，但蛭石仍会迅速膨胀6-8倍，变为膨胀蛭石，这样硼砂就会在高温条件下，有充足的时间和空间和乙烯生成的石墨烯反应，完成石墨烯的硼掺杂；三是本发明生成的硼掺杂的石墨烯具有缓释硼的效果，可以在小麦的生长期持续的提供硼元素，不用担心硼的流失。综上所述，本发明的肥料可以为小麦长期稳定的提供各种元素，特别是对小麦缺硼导致的各种疾病有非常的预防效果。

具体实施方式

如下实施例，对本发明进一步详细分析：

实施例1

一种添加石墨烯的小麦专用肥的制备方法，按照下述步骤进行：

A、将蛭石和硼砂放入粉碎机中，粉碎至粉状，过250目筛，将筛下物放入湿式球磨机中，加入乙烯，采用球磨法进行研磨，得到混合料；

B、将混合料倒入石英反应器中，在加入保护气体条件下，1550℃反应18min，冷却后倒出混合料；

C、将混合料倒入搅拌机中并加入其余的原料，搅拌均匀；

D、干燥、造粒，得到添加石墨烯的小麦专用肥。

所述的步骤B中，蛭石和硼砂的粒径均小于50μm。

所述的步骤B中，所述的保护气体为氩气。

一种添加石墨烯的小麦专用肥，包括以下重量百分比的主要成份：

过磷酸钾 20％

尿素 15％

腐殖酸 20％

厩肥 25％

蛭石 3％

硼砂 0.5％

乙烯 8％

秸秆 余量。

实施例2

一种添加石墨烯的小麦专用肥的制备方法，按照下述步骤进行：

A、将蛭石和硼砂放入粉碎机中，粉碎至粉状，过250目筛，将筛下物放入湿式球磨机中，加入乙烯，采用球磨法进行研磨，得到混合料；

B、将混合料倒入石英反应器中，在加入保护气体条件下，1400℃反应20min，冷却后倒出混合料；

C、将混合料倒入搅拌机中并加入其余的原料，搅拌均匀；

D、干燥、造粒，得到添加石墨烯的小麦专用肥。

所述的步骤B中，蛭石和硼砂的粒径均小于50μm。

所述的步骤B中，所述的保护气体为氮气。

一种添加石墨烯的小麦专用肥，包括以下重量百分比的主要成份：

过磷酸钾 12％

尿素 30％

腐殖酸 15％

厩肥 40％

蛭石 2％

硼砂 0.8％

乙烯 3％

秸秆 余量。

实施例3

一种添加石墨烯的小麦专用肥的制备方法，按照下述步骤进行：

A、将蛭石和硼砂放入粉碎机中，粉碎至粉状，过250目筛，将筛下物放入湿式球磨机中，加入乙烯，采用球磨法进行研磨，得到混合料；

B、将混合料倒入石英反应器中，在加入保护气体条件下，1600℃反应15min，冷却后倒出混合料；

C、将混合料倒入搅拌机中并加入其余的原料，搅拌均匀；

D、干燥、造粒，得到添加石墨烯的小麦专用肥。

所述的步骤B中，蛭石和硼砂的粒径均小于50μm。

所述的步骤B中，所述的保护气体为氦气。

一种添加石墨烯的小麦专用肥，包括以下重量百分比的主要成份：

过磷酸钾 26％

尿素 10％

腐殖酸 15％

厩肥 20％

蛭石 8％

硼砂 0.3％

乙烯 15％

秸秆 余量。

对比实施例1

将实施例1步骤A中的硼砂去除，并将其加入与其他原料一起在步骤C中加入，其余制备条件不变。

将实施例1-3的肥料应用于小麦生长试验中，播种时加入肥料，播种的小麦品种和田间管理，4块地保持一致，收获时，测算亩产量。

组别	平均亩产量(kg)
		实施例1	647
实施例2	639
		实施例3	642
对照组1	596

由对比实施例1可以知道，掺杂硼的石墨烯对小麦的生长有非常好的促进作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种添加石墨烯的小麦专用肥，其特征在于，包括以下重量百分比的成份：

过磷酸钾 12-26%

尿素 10-30%

腐殖酸15-28%

厩肥20-40%

蛭石 2-8%

硼砂 0.3-0.8%

乙烯 3-15%

秸秆 余量。

2.如权利要求1所述的添加石墨烯的小麦专用肥，其特征在于，包括以下重量百分比的成份：

过磷酸钾 20%

尿素 15%

腐殖酸20%

厩肥25%

蛭石 3%

硼砂 0.5%

乙烯 8%

秸秆 余量。

3.一种添加石墨烯的小麦专用肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将蛭石和硼砂放入粉碎机中，粉碎至粉状，过250目筛，将筛下物放入湿式球磨机中，加入乙烯，采用球磨法进行研磨，得到混合料；

B、将混合料倒入石英反应器中，在加入保护气体条件下，1400-1600℃反应15-20min，冷却后倒出混合料；

C、将混合料倒入搅拌机中并加入其余的原料，搅拌均匀；

D、干燥、造粒，得到添加石墨烯的小麦专用肥。

4.如权利要求3所述的添加石墨烯的小麦专用肥的制备方法，其特征在于，所述的步骤B中，蛭石和硼砂的粒径均小于50μm。

5.如权利要求3所述的添加石墨烯的小麦专用肥的制备方法，其特征在于，所述的步骤B中，所述的保护气体为氩气、氮气和氦气中的任意一种。