[发明专利]金属有机框架材料类肥料及其制备方法

说明书

金属有机框架材料类肥料及其制备方法，该新型肥料由养分分子和其外部框架构成，特征是外部框架是由无机金属离子团簇和有机接头在水热条件下经配位构成。所述金属有机框架类材料分为不含锌和含锌两种。金属有机框架材料类新型肥料水热合成条件为：反应温度为100℃，反应时间为24h，反应釜升温速率为2℃/min，搅拌子转速为120转每分钟。本发明的新型肥料养分含量如下：化合物I：N,4‑5%，P,16‑20%;化合物II:N,5‑7%，P,15‑18%，Zn,2‑3%。通过土壤培育试验，结果显示本发明的金属有机框架材料类新型肥料具有良好的养分控释优点，提高了养分的利用率。

技术领域

本发明属肥料制造技术领域，具体设计一种金属有机框架材料类新型肥料，以及这种金属有机框架材料类肥料的制备方法。

背景技术

众所周知，化肥在农业生产中发挥着重要作用。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的统计数据，肥料在增加粮食产量方面的作用占40-60％^[1], 目前，全球人口约70亿，预计到2050年将达到95亿^[2] 那时，对食品的需求将是现在的两倍。可以预见，化肥在未来几十年将变得更加突出，投入量也将大幅增加^[3]。但是不合理的施肥问题依然突出，造成了肥料利用率低，进而引起了很多的环境问题和巨大的资源浪费。针对现有化肥进行技术改造和研制新型肥料作为提高化肥利用率的重要途径之一，近几十年，在国内外已经得到了广泛关注^[4]。

金属有机框架材料又叫金属有机配位聚合物，它是由有机桥连配体同过配位键的方式将无机金属中心（金属离子或者金属离子簇）连接起来形成无限延伸的网络状结构的晶体材料，根据金属有机框架材料在空间维度延伸情况可将金属有机框架材料分为一维链，二维层，三维空间网络状结构。金属有机框架材料的最大特点就是它是一种晶体材料具有超高的孔隙率和巨大的内比表面积。而且由于无机金属离子和有机接头不同成分组成的结构使其结构具有多样性且可调节，这使得金属有机框架材料在许多方面有着广泛的应用。如气体储存^[5-7]，催化^[8]，新一代电池和医药载体^[9,10]。

为了获得更稳定，具有更大孔径和比表面积的目标产物，结构导向剂经常被使用。最初的结构导向剂是无机金属阳离子^[11]。与无机结构导向剂相比，有机结构导向剂可以显著增加框架稳定性^[12]。因此，有机模板已成为结构导向剂的选择。考虑到其特点，特别是它们的大小，形状和质子化能力。胺，特别是二胺，二氨基丙烷和哌嗪已经成为结构导向剂的潜在选择^[13-16]。对于使用胺作为结构导向剂合成的大多数金属有机框架材料，其一般作为客体通过范德华力或氢键作用位于框架的通道和孔隙内^[15]。通常情况下，结构导向剂结构保持不变，在某些情况下也会完全或部分分解成更稳定的二级结构^[16]

金属有机框架材料虽然已应用于很多领域，但其作为肥料，鲜有报道。要作为肥料，其应该含有农作物所必需的营养元素，氮，磷以及可能必需的金属营养素，如镁，铁，锌，硼等。考虑到二胺通常用作结构导向剂，且可以提供氮元素。因此，本发明中使用最简单的二胺，尿素（一种常用的常规氮肥化合物）作为结构导向剂来合成金属有机框架材料。

参考文献

[1] W.M. tewart, D.W. Dibb, A.E. Johnston, T.J. Smyth, The contributionof commercial fertilizer

nutrients to food production[J]. Agron J., 97(2005)1-6.