[发明专利]一种富含碳点的水凝胶缓释肥及其制备方法

说明书

本发明一方面提供一种富含碳点的水凝胶缓释肥的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、混合碱、丙烯酸、丙烯酰胺、尿素、磷酸钾、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺和去离子水，并在第一恒温条件下，于保护气氛中搅拌反应，获得混合溶液；步骤S2、向混合溶液中添加去离子水、碳点、过硫酸钾、生物炭和膨润土后，在第二恒温条件下，于保护气氛下搅拌，获得富含碳点的水凝胶缓释肥。能够制备出富含碳点的水凝胶缓释肥，并且原料成本低、来源广，工艺耗时短。本发明另一方面提供一种如上所述方法制备获得的富含碳点的水凝胶缓释肥。实现了养分和碳点的缓释，进一步提高肥料的使用效率，并且还具有优良的机械性能和保水性能。

技术领域

本发明属于复合水凝胶材料技术领域，尤其涉及一种富含碳点的水凝胶缓释肥及其制备方法。

背景技术

在过去几十年中，农业用地上的化肥施用量显著增加，许多国家和地区依靠传统化肥来增加粮食和果蔬等农产品的产量，这种趋势将继续随着对农产品需求的增加而继续存在。然而过度使用含有氮(N)、磷(P)、钾(K)元素的无机矿物肥料不仅造成了肥料的浪费，而且导致了土壤性质的恶化和水污染。对于这个问题，目前常通过制备可以控制养分释放的化肥来提高肥料的使用效率，从而减少肥料的使用。

因此，亟需一种可以缓释养分的新型化肥，以进一步提高肥料的使用效率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明第一个目的在于提供一种富含碳点的水凝胶缓释肥的制备方法，能够制备出富含碳点的水凝胶缓释肥，并且原料成本低、来源广，工艺耗时短。

本发明第二个目的在于提供一种由上述方法制备获得的富含碳点的水凝胶缓释肥，实现了养分和碳点的缓释，进一步提高肥料的使用效率，并且还具有优良的机械性能和保水性能。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明一方面提供一种富含碳点的水凝胶缓释肥的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、混合碱、丙烯酸、丙烯酰胺、尿素、磷酸钾、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和去离子水，并在第一恒温条件下，于保护气氛中搅拌反应，获得混合溶液；

步骤S2、向混合溶液中添加去离子水、碳点、过硫酸钾、生物炭和膨润土后，在第二恒温条件下，于保护气氛下搅拌，获得富含碳点的水凝胶缓释肥。

作为本发明方法的一种改进，制备富含碳点的水凝胶缓释肥的各原料的质量比为，碱：丙烯酸：丙烯酰胺：尿素：磷酸钾：N,N-亚甲基双丙烯酰胺：碳点：过硫酸钾：生物炭：膨润土：去离子水＝(1～3)：(4～6)：(2～4)：2：(0.2～1)：(0.06～0.16)：(0.1～0.2):(0.2～0.6):2:(0.2～0.6)：30。

作为本发明方法的一种改进，步骤S1中，先将碱与去离子水混合，获得质量百分浓度为5～10％的碱性溶液；然后将丙烯酸、丙烯酰胺、尿素、磷酸钾和N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入碱性溶液中，并在第一恒温条件下，于保护气氛中搅拌反应，获得混合溶液。

作为本发明方法的一种改进，步骤S2中，向混合溶液中添加去离子水、碳点、过硫酸钾、生物炭和膨润土，包括：向混合溶液中添加去离子水、碳点溶液、过硫酸钾、生物炭和膨润土；其中碳点溶液的浓度为15～30mg/mL。

作为本发明方法的一种改进，步骤S1中，第一恒温条件为60-80℃，搅拌反应的时间为12～20min。

作为本发明方法的一种改进，步骤S2中，第二恒温条件均为60-80℃，搅拌的速率为200-400r/min，搅拌的时间在1小时以上。

作为本发明方法的一种改进，步骤S3、将水凝胶缓释肥烘干后经过粉碎机粉碎，获得粉碎块；将粉碎块经过造粒机造粒后密封保存。