Graphenoxid-Nanopestizid auf Wasserbasis sowie Verfahren zu seiner Herstellung und Anwendung
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Patent CN111149798A
Zusammenfassung
Die Erfindung gehört zum Gebiet der Nanotechnologie und betrifft insbesondere ein Nano-Pestizid auf Wasserbasis aus Graphenoxid zur Vorbeugung und Bekämpfung von Pilzkrankheiten bei Nutzpflanzen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und Anwendung.
Das Bakterizid in dem wasserbasierten Graphenoxid-Nanopestizid haftet an der Oberfläche des Graphenoxids durch den pi-pi-Konjugationseffekt, den Wasserstoffbindungseffekt und den elektrostatischen Adsorptionseffekt, die Pilzzellen werden durch das Graphenoxid geschädigt, und dann wird das Medikament genau freigesetzt, so dass eine effiziente Nutzung des Medikaments realisiert wird, und das Graphenoxid und das Pestizid zeigen einen ausgezeichneten synergistischen Mechanismus.
Wenn das wasserbasierte Graphenoxid-Nanopestizid, das durch die Emulgierungs-Gefriertrocknungs-Methode hergestellt wurde, zur Vorbeugung und Kontrolle von Pflanzenpilzkrankheiten eingesetzt wird, wird das Driftproblem des Nanopestizids entschärft. Und das wasserlösliche Nano-Pestizid hat eine gute Wasserlöslichkeit und Anti-Drift-Leistung, und ist ein neuartiges Nano-Pestizid auf Wasserbasis.
Beschreibung
Graphenoxid-Nanopestizid auf Wasserbasis sowie Verfahren zu seiner Herstellung und Anwendung
Technisches Gebiet
Die Erfindung gehört zum Gebiet der Nanotechnologie und bezieht sich insbesondere auf ein wasserbasiertes Graphenoxid-Nanopestizid zur Vorbeugung und Bekämpfung von Pilzkrankheiten bei Nutzpflanzen sowie auf ein Herstellungsverfahren und dessen Anwendung.
Hintergrund
Das herkömmliche Pestizid hat die Probleme der schlechten Dispergierbarkeit, der schlechten Stabilität, der geringen biologischen Aktivität, der geringen Abbaugeschwindigkeit und dergleichen aufgrund der Tatsache, dass die arzneimittelbeladenen Partikel des herkömmlichen Pestizids groß sind, die Verwendungsrate der Zielpflanzen weniger als 30% beträgt und die Dosierung der schädlichen Organismen weniger als 0,1% beträgt.
Die Daten zeigen, dass das Pestizid auf dem Feld versprüht werden kann und dass der Verlust des Pestizids durch Tropfen, Staubabdrift, Regenabwaschung und dergleichen mehr als 70 % betragen kann.
Der Einsatz einer großen Menge von Pestiziden führt zu einer erheblichen Umweltverschmutzung und zu übermäßigen Pestizidrückständen und bedroht ernsthaft die physische und psychische Gesundheit der Menschen.
Die Nanotechnologie kann die Verschmutzung durch Pestizidrückstände wirksam verringern und die effektive Verwendungsrate von Pestiziden verbessern. Darüber hinaus hat das Nano-Drug-Delivery-System die Vorteile, dass es die Dispergierbarkeit, die Stabilität und die Verwendungsrate des Pestizids verbessert, die Haltbarkeitsdauer verlängert, die Restmenge reduziert und dergleichen mehr.
Graphen ist ein zweidimensionales Nanomaterial, das aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen besteht und erstmals 2004 von den britischen Wissenschaftlern Novoselov und Gemm et al. entdeckt wurde. Graphenoxid ist ein Derivat von Graphen und hat eine Oberfläche, die reich an sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen ist, so dass das Graphenoxid eine gute Wasserlöslichkeit und Stabilität aufweist.
Gleichzeitig hat das Graphenoxid auch die Fähigkeit, die Medizin mit einer Struktur zu beladen, die einem Benzolring durch pi-pi-Akkumulation, hydrophobe Wirkung und Wasserstoffbrückenbindungseffekt ähnlich ist, so dass das Graphenoxid auf dem Gebiet der biologischen Medizin weit verbreitet ist.
Die Klinge des zweidimensionalen Graphenoxid-Nanomaterials wird als Nanomesser bezeichnet und kann Zellmembranen von Bakterienzellen durchschneiden. Der normale Stoffwechsel der Bakterienzellen kann durch einen oxidativen Stressmechanismus beeinträchtigt werden, was zum Zelltod führt.
Wenn eine große Menge von Graphenoxid-Nanoblättern auf der Oberfläche von Bakterienzellen adsorbiert wird, können die Bakterien vollständig umhüllt werden, so dass sie physisch von der Umgebung isoliert werden und die Mikroorganismen langsam absterben. Der Sterilisationsmechanismus zeigt, dass das zweidimensionale Graphenoxid als Medikamententräger verwendet werden kann, um eine antibakterielle synergistische Wirkung zu erzielen.
Die Erfindungspatentanmeldung mit der Anmeldenummer 201310550703.7 offenbart ein Herstellungsverfahren für Thiophanatmethyl-Nanopestizide, das die Dosierung reduziert und die Wirkung des Pestizids verbessert. Die bestehenden Patente zu Nano-Pestiziden befassen sich jedoch hauptsächlich mit der Synergie von Nano-Pestiziden, und das Problem der Abdrift von Nano-Pestiziden kann nicht gelöst werden.
Offenbarung der Erfindung
Um die Mängel der herkömmlichen Pestizide zu überwinden und die durch die herkömmlichen Pestizide verursachten Umwelt- und Sozialprobleme zu lösen, zielt die Erfindung hauptsächlich darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung eines wasserbasierten Graphenoxid-Nanopestizids zur Vorbeugung und Bekämpfung von Pilzkrankheiten bei Nutzpflanzen bereitzustellen.
Die Erfindung zielt auch darauf ab, das wasserbasierte Graphenoxid-Nanopestizid bereitzustellen, das durch das Herstellungsverfahren hergestellt wird. Das Nano-Pestizid hat eine gute Wasserlöslichkeit und Anti-Drift-Leistung, kann offensichtlich die Sterilisationsfähigkeit des Pestizids zu verbessern, und realisiert die Reduzierung und den Synergismus des Pestizids.
Die Erfindung zielt ferner darauf ab, die Anwendung des wasserbasierten Graphenoxid-Nanopestizids zu ermöglichen.
Um den Zweck zu erreichen, ist das technische Schema, das von der Erfindung angenommen wird, wie folgt:
Ein Herstellungsverfahren für ein wasserbasiertes Graphenoxid-Nanopestizid umfasst die folgenden Schritte:
(1) Auflösen von Graphenoxid in Wasser und heftiges Rühren, um eine wässrige Graphenoxiddispersion zu bilden; Auflösen des Bakterizids in Dimethylsulfoxid, N-N-Dimethylformamid oder Methanol, um eine Bakterizidlösung in organischer Phase zu bilden;
die Konzentration der wässrigen Graphenoxiddispersion beträgt 0,5-1 g/L;
die Konzentration der Bakterizidlösung beträgt 1,25: 1-3,75: 1;
(2) tropfenweise Zugabe der Bakterizidlösung in die wässrige Graphenoxiddispersion unter kräftigem Rühren und kräftiges Rühren für 24-48 Stunden nach der tropfenweisen Zugabe, um eine gemischte Lösung zu erhalten, Entfernen der freien Pestizidmoleküle durch Dialyse oder Reinigung der Reaktionsflüssigkeit, Entfernen des Überstandes durch Hochgeschwindigkeitszentrifugation und Gefriertrocknen, um ein Produkt zu erhalten, nämlich das feste Graphenoxid-Nanopestizid auf Wasserbasis;
das Massenverhältnis des Bakterizids zum Graphenoxid in der gemischten Lösung 2: 1-2: 3 ist;
(3) Dispergieren des festen Graphenoxid-Nanopestizids auf Wasserbasis in einer wässrigen Lösung im Verhältnis von 1: 100-1000, Hinzufügen von 1 % Tween 80 und Oszillieren, um eine Emulsion zu erhalten, nämlich das Graphenoxid-Nanopestizid auf Wasserbasis.
Bei dem Bakterizid handelt es sich vorzugsweise um Carbendazim oder Epoxiconazol, das zur Vorbeugung und Behandlung von Pilzkrankheiten geeignet ist.
Vorzugsweise beträgt die Dialysezeit 6 Stunden.
Die Anzahl der Waschvorgänge mit der Reaktionslösung beträgt vorzugsweise 3.
Die Rotationsgeschwindigkeit der Hochgeschwindigkeitszentrifugation beträgt vorzugsweise 10000 U/min.
Die Erfindung stellt ferner das durch das Herstellungsverfahren hergestellte Graphenoxid-Nanopestizid auf Wasserbasis bereit.
Die Erfindung sieht ferner die Anwendung des wasserbasierten Graphenoxid-Nanopestizids bei der Vorbeugung und Bekämpfung von Pilzkrankheiten von Kulturpflanzen vor, wobei die Pilzkrankheiten der Kulturpflanzen Reisblast, gebänderte Sklerotialfäule, Mehltau, Damping Off, Anthraknose oder Blattflecken umfassen.
Verglichen mit dem Stand der Technik hat die Erfindung die folgenden Vorteile und vorteilhaften Wirkungen:
Das Bakterizid im wasserbasierten Graphenoxid-Nanopestizid (GO-Carbendazim), das durch die Erfindung hergestellt wird, haftet an der Oberfläche des Graphenoxids durch den pi-pi-Konjugationseffekt, den Wasserstoffbindungseffekt und den elektrostatischen Adsorptionseffekt, und das Graphenoxid schädigt die Pilzzellen, so dass das Medikament genau freigesetzt wird, die effiziente Nutzung des Medikaments realisiert wird und das Graphenoxid und das Pestizid einen ausgezeichneten synergistischen Mechanismus aufweisen.
Wenn das Graphenoxid-Nanopestizid auf Wasserbasis, das durch das Emulgier-Gefriertrocknungsverfahren hergestellt wurde, zur Vorbeugung und Bekämpfung von Pilzkrankheiten bei Pflanzen eingesetzt wird, kann sich die hydrophobe Oberfläche der zweidimensionalen Blattstruktur des Graphenoxids leicht an die Pflanzenblätter anlagern, so dass sich das mitgeführte Nanopestizid leicht an die Oberfläche der Pflanzen anlagern kann und das Problem der Abdrift des Nanopestizids gelöst wird.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Beispielen näher beschrieben, aber die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht darauf beschränkt. Für Prozessparameter, die nicht ausdrücklich erwähnt werden, kann auf herkömmliche Techniken verwiesen werden.
Studie: Fortsetzung / Beispiele:
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