本發(fā)明屬于炭材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及堿性表面修飾蠶沙基微孔炭材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

農(nóng)藥能夠有效地控制病、蟲、草和其他有害生物對農(nóng)作物的危害，它作為化學(xué)防治的重要手段，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著不可替代的作用。然而，在特定時間內(nèi)只有少量的農(nóng)藥能到達(dá)作物靶標(biāo)部位，而大部分農(nóng)藥直接釋放到自然環(huán)境中導(dǎo)致農(nóng)藥利用效率低下。這部分未起到藥效的農(nóng)藥會引起農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標(biāo)、對非靶標(biāo)生物的傷害以及環(huán)境污染等諸多負(fù)面問題。如何有效地提高農(nóng)藥的利用效率和靶向釋放功能是目前農(nóng)藥領(lǐng)域亟待解決的主要問題之一。

緩控釋技術(shù)是一種可通過物理或化學(xué)手段使農(nóng)藥活性成分在給定時間內(nèi)緩慢釋放于靶標(biāo)部位，并使藥物濃度在較長時間內(nèi)維持在有效濃度以上的新型給藥技術(shù)。生物多孔炭是具有較好吸附的材料之一，蠶沙基生物炭來源于桑蠶產(chǎn)業(yè)中的主要廢棄物蠶沙，其在農(nóng)村經(jīng)常隨意丟棄導(dǎo)致環(huán)境污染，從電鏡結(jié)構(gòu)觀察可知蠶沙具有天然的三維褶皺結(jié)構(gòu)且含碳量高，經(jīng)高溫碳化及活化可以獲得高比表面多孔生物炭，且其表面還含有豐富的N(O)基團(tuán)，通過對其改性可以提升其緩控釋能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高比表面堿性氧化物表面修飾蠶沙基微孔炭材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明先對蠶沙進(jìn)行溶脹擴(kuò)孔處理后再碳化，再在高溫利用惰性氣體保護(hù)對凍干后蠶沙進(jìn)行活化處理，再通過金屬鹽溶液浸漬、烘干和等離子體表面改性，所得到的炭材料具有較高的比表面積和堿性吸附位，能對農(nóng)藥有較高的吸附容量和較好的緩控釋作用。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的高比表面堿性氧化物表面修飾蠶沙基微孔炭材料為三維孔隙結(jié)構(gòu)，其Langmuir比表面積為1000-1300m²/g，總孔容在0.4-0.6cm³/g，其中微孔比表面積和孔容占到總比表面積和孔容的80％以上。

本發(fā)明的高比表面蠶沙基微孔炭制備材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)原蠶沙與水混合溶脹后冷凍干燥，再將凍干后蠶沙在N₂、Ar氣等保護(hù)性氣體中通過高溫碳化反應(yīng)制備碳化蠶沙；

(2)將碳化蠶沙和KOH混合，在保護(hù)氣體中進(jìn)行活化擴(kuò)孔反應(yīng)，然后再清洗、離心以及烘干后得到高比表面蠶沙基微孔炭材料。清洗使用稀鹽酸及去離子水沖洗3次得高比表面蠶沙基微孔炭材料；

(3)將高比表面蠶沙基微孔炭材料與金屬鹽溶液(陽離子為Fe³⁺、Cu²⁺、Ag⁺等)振蕩混合后離心烘干，再O₂氣氛下放入等離子體反應(yīng)器進(jìn)行表面改性，等離子體器的輸入電壓20～30V，改性時間10～20min；改性后用去離子水清洗烘干得到高比表面堿性氧化物表面修飾蠶沙基微孔炭材料。

作為方案的進(jìn)一步優(yōu)選，步驟(1)原蠶沙與水混合質(zhì)體比為1:100～200，混合溫度為30～50℃，混合時間為0.5～3h。冷凍干燥過程為先在-25°℃～-20C下預(yù)冷凍2～4h，而后降溫至-60℃～-40℃凍干24～72h。

作為方案的進(jìn)一步優(yōu)選，步驟(1)中凍干后蠶沙的碳化溫度在700-1000℃，反應(yīng)時間2～4h。

作為方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟(2)中KOH與碳化蠶沙混合的質(zhì)量比為(6-1):1。

作為方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述擴(kuò)孔反應(yīng)溫度為650～950℃，反應(yīng)時間為0.5～5h。最佳反應(yīng)條件是擴(kuò)孔反應(yīng)溫度為750～850℃，反應(yīng)時間為2～3h，并且活化溫度必須低于碳化溫度，以保證在碳化過程中形成的碳骨架形貌不會被活化時過高的溫度再次被破壞。

作為方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟(2)中蠶沙基微孔炭材料與金屬鹽溶液的料液比為1:100～150；金屬鹽溶液中陽離子為Fe³⁺、Cu²⁺、Ag⁺的金屬鹽溶液，濃度在0.1～3.0mol/L，振蕩混合轉(zhuǎn)速100～200r/min，振蕩混合溫度30～60℃，混合時間6～24h。離心烘干溫度為100～200℃，烘干時間為2～12h。

最佳參數(shù)為金屬鹽溶液濃度在0.1～3.0mol/L，浸漬混合時間為12～18h時，烘干溫度為140～180℃，烘干時間為4～8h。這時蠶沙基炭材料表面吸附金屬鹽的效果最好。

本發(fā)明的高比表面堿性氧化物表面修飾蠶沙基微孔炭材料可應(yīng)用在藥物緩控釋方面，特別是農(nóng)藥緩控釋方面。

本發(fā)明產(chǎn)品應(yīng)用在農(nóng)藥緩控釋領(lǐng)域，使用該材料吸附新煙堿類農(nóng)藥噻蟲嗪，吸附負(fù)載量能達(dá)到500mg/g以上，并可制備緩釋有效時間15～60天范圍內(nèi)緩控釋農(nóng)藥載體(以釋放總量90％噻蟲嗪作為終點(diǎn)計算)。

本發(fā)明原理：由于蠶沙所具有的特殊高分子結(jié)構(gòu)在水溶液中會發(fā)生有限溶脹作用，溶脹后體積會增大1～20倍，將溶脹后蠶沙通過分步冷凍干燥，冷凍預(yù)處理可以使蠶沙保持溶脹時蓬松高分子結(jié)構(gòu)，而后凍干保證了蠶沙的充分干燥，且進(jìn)一步鞏固其結(jié)構(gòu)，能延長蠶沙碳骨架提高碳化活化后蠶沙基炭材料的比表面積和孔隙率。應(yīng)用浸漬方式在蠶沙基炭材料表面吸附金屬鹽，再通過等離子體改性的方式在富氧氣氛條件下在該材料表面形成堿性氧化物(金屬氧化物)修飾。

在常規(guī)農(nóng)藥分子中大多含有極性基團(tuán)(羧基、羰基、含硫和含氯基團(tuán)等)，并且這部分極性基團(tuán)也是農(nóng)藥中的主要活性部分，這些極性基團(tuán)能夠與蠶沙中堿性氧化物形成的吸附位結(jié)合。通過控制蠶沙金屬鹽溶液浸漬和等離子體改性條件就可以調(diào)整蠶沙基炭材料的堿性吸附位強(qiáng)弱和數(shù)量，進(jìn)而就能調(diào)控農(nóng)藥與炭材料的吸附力，達(dá)到對農(nóng)藥的緩控釋作用。

等離子體就是指電離氣體，它是電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組成的集合體，這些都是極活潑的反應(yīng)性物種。等離子體中粒子能破壞原有材料分子間結(jié)合鍵能，并使材料中分子與等離子體中離子結(jié)合成新的化學(xué)鍵，而由于其能量又遠(yuǎn)低于高能放射性射線，因而等離子體只涉及材料的表面，不影響材料的本體性能，且等離子體改性有高效、環(huán)保、易于控制、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)勢之處在于：

1.本發(fā)明所用原料蠶沙具有天然三維褶皺結(jié)構(gòu)并含有大量羧基、羥基和氨基基團(tuán)，在保護(hù)性氣體下使用KOH高溫活化碳化蠶沙，可以在碳化蠶沙表面形成高比表面微孔結(jié)構(gòu)，通過高比表面的微孔結(jié)構(gòu)獲得對農(nóng)藥的較高吸附容量；且在20～30V的電壓條件下進(jìn)行改性，有效提高了堿性氧化物生成反應(yīng)速度。

2.通過蠶沙溶脹作用可以在不改變蠶沙高分子構(gòu)型的情況下將蠶沙體積增大1～20倍，將溶脹后蠶沙通過冷凍干燥的方式將其內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定，可以提高碳化活化后蠶沙基炭材料的孔隙率和比表面積。

3.通過等離子體方式對金屬鹽浸漬后蠶沙基炭材料進(jìn)行改性，在O₂氣氛下氧分子被電離為離子體氧原子，并與金屬鹽作用形成金屬氧化物，由于選擇金屬氧化物都具有堿性位，所以在材料表面形成堿性氧化位吸附。采用等離子體改性反應(yīng)時間短(30min以內(nèi))、等離子體改性溫度低(200℃以下)，與傳統(tǒng)高溫煅燒方法比(2～6h、400～600℃)，具有明顯優(yōu)勢，并且該方法減少了高溫O₂對材料中C、N原子的消耗，既提高了產(chǎn)品得率又保證材料表面形貌和比表面積。

4.通過等離子改性和金屬鹽浸漬條件等因素控制蠶沙表面堿性吸附位的數(shù)量和種類，由于堿性吸附位會對農(nóng)藥與材料之間的吸附力產(chǎn)生重要影響，因此通過等離子改性和金屬鹽浸漬條件可調(diào)控蠶沙基炭材料與農(nóng)藥分子之間的吸附力，達(dá)到對農(nóng)藥緩控釋的目的。

5.本發(fā)明所用活化溫度要低于碳化溫度，以保證對蠶沙基炭材料表面N(O)基團(tuán)數(shù)量的控制和蠶沙基炭材料支撐骨架穩(wěn)定性的保證。

6.本發(fā)明所制備的材料用于吸附新煙堿類農(nóng)藥噻蟲嗪，其吸附量能達(dá)到500mg/g以上，通過調(diào)控碳化溫度可制備出緩釋時間在15～60天范圍內(nèi)的緩釋農(nóng)藥載體(以釋放總量90％噻蟲嗪作為終點(diǎn)計算)。

附圖說明

圖1為原蠶沙切片電鏡掃描圖。

圖2為溶脹凍干后蠶沙切片電鏡掃描圖。

圖3為溶脹凍干后蠶沙內(nèi)表面電鏡掃描圖。

圖4為實(shí)施例1高比表面堿性氧化物表面修飾蠶沙基微孔炭材料電鏡掃描圖。

圖5不同緩釋材料負(fù)載量曲線。

圖6不同緩釋材料緩釋釋放曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。

實(shí)施例1

一種高比表面堿性氧化物表面修飾蠶沙基微孔炭材料的制備方法，包括如下步驟，

(1)將原蠶沙與去離子水按照質(zhì)體比為1:100進(jìn)行混合溶脹，在30℃下溶脹3.0h后將蠶沙撈出進(jìn)行冷凍干燥，先在-20℃冷凍預(yù)處理4h，再降低溫度至-60℃凍干24h得到凍干后蠶沙。

在N₂氣氛中將10.0g凍干后蠶沙以5℃/min的升溫速率升到700℃，并在700℃下保持2.0h以上后降溫到室溫，制備碳化蠶沙。

(2)將碳化蠶沙和KOH₂以質(zhì)量比1:1混合，在N₂氣氛中以5℃/min的升溫速率升到650℃，并且在650℃下保持5.0h進(jìn)行擴(kuò)孔反應(yīng)，待自然降至室溫后，將所得固體溶于1mol/L的HCl中清洗溶解KOH，再使用去離子水清洗至pH≈7后離心，置于烘箱中干燥過夜，烘干后得到高比表面蠶沙基微孔炭材料。

(3)將蠶沙基多級孔炭材料與0.1mol/L Fe₂(NO₃)₃溶液按照質(zhì)體比1:100振蕩混合、轉(zhuǎn)速100r/min、溫度30℃、混合時間6h后離心烘干，烘干溫度100℃，烘干時間2h。

(4)將烘干浸漬后材料1.0g放入等離子體反應(yīng)器中，通入O₂作為改性氣體，等離子體反應(yīng)器輸入電壓20V，改性時間20min，改性后用去離子水清理3次后低溫干燥得到高比表面堿性氧化物修飾蠶沙基微孔炭材料。

實(shí)施例2

(1)將原蠶沙與去離子水按照質(zhì)體比為1:120進(jìn)行混合溶脹，在35℃下溶脹2.5h后將蠶沙撈出進(jìn)行冷凍干燥，先在-20℃冷凍預(yù)處理3h，再降低溫度至-55℃凍干36h得到凍干后蠶沙。

在Ar氣氛中將10.0g凍干后蠶沙以5℃/min的升溫速率升到800℃，并在800℃下保持2.0h以上后降溫到室溫，制備碳化蠶沙。

(2)將碳化蠶沙和KOH₂以質(zhì)量比1:2混合，在N₂氣氛中以5℃/min的升溫速率升到750℃，并且在750℃下保持4.0h進(jìn)行擴(kuò)孔反應(yīng)，待自然降至室溫后，將所得固體溶于1mol/L的HCl中清洗溶解KOH，再使用去離子水清洗至pH≈7后離心，置于烘箱中干燥過夜，烘干后得到高比表面蠶沙基微孔炭材料。

(3)將蠶沙基多級孔炭材料與1.0mol/L Fe₂(NO₃)₃溶液按照質(zhì)體比1:120振蕩混合、轉(zhuǎn)速150r/min、溫度40℃、時間8h后離心烘干，烘干溫度120℃，烘干時間4h。

(4)將烘干浸漬后材料1.0g放入等離子體反應(yīng)器中，通入O₂作為改性氣體，等離子體反應(yīng)器輸入電壓22V，改性時間18min，改性后用去離子水清理3次后低溫干燥得到高比表面堿性氧化物修飾蠶沙基微孔炭材料。

實(shí)施例3

(1)將原蠶沙與去離子水按照質(zhì)體比為1:140進(jìn)行混合溶脹，在40℃下溶脹2.0h后將蠶沙撈出進(jìn)行冷凍干燥，先在-25℃冷凍預(yù)處理2h，再降低溫度至-50℃凍干48h得到凍干后蠶沙。

在N₂氣氛中將10.0g凍干后蠶沙以5℃/min的升溫速率升到850℃，并在850℃下保持3.0h以上后降溫到室溫，制備碳化蠶沙。

(2)將碳化蠶沙和KOH₂以質(zhì)量比1:3混合，在N₂氣氛中以5℃/min的升溫速率升到800℃，并且在800℃下保持3.0h進(jìn)行擴(kuò)孔反應(yīng)，待自然降至室溫后，將所得固體溶于1mol/L的HCl中清洗溶解KOH，再使用去離子水清洗至pH≈7后離心，置于烘箱中干燥過夜，烘干后得到高比表面蠶沙基微孔炭材料。

(3)將蠶沙基多級孔炭材料與1.5mol/L Cu(NO₃)₂溶液按照質(zhì)體比1:150振蕩混合、轉(zhuǎn)速150r/min、溫度40℃、時間12h后離心烘干，烘干溫度150℃，烘干時間6h。

(4)將烘干浸漬后材料1.0g放入等離子體反應(yīng)器中，通入O₂作為改性氣體，等離子體反應(yīng)器輸入電壓24V，改性時間16min，改性后用去離子水清理3次后低溫干燥得到高比表面堿性氧化物修飾蠶沙基微孔炭材料。

實(shí)施例4

(1)將原蠶沙與去離子水按照質(zhì)體比為1:160進(jìn)行混合溶脹，在40℃下溶脹1.5h后將蠶沙撈出進(jìn)行冷凍干燥，先在-25℃冷凍預(yù)處理2.5h，再降低溫度至-40℃凍干72h得到凍干后蠶沙。

在Ar氣氛中將10.0g凍干后蠶沙以5℃/min的升溫速率升到900℃，并在900℃下保持3.0h以上后降溫到室溫，制備碳化蠶沙。

(2)將碳化蠶沙和KOH₂以質(zhì)量比1:4混合，在N₂氣氛中以5℃/min的升溫速率升到850℃，并且在850℃下保持2.0h進(jìn)行擴(kuò)孔反應(yīng)，待自然降至室溫后，將所得固體溶于1mol/L的HCl中清洗溶解KOH，再使用去離子水清洗至pH≈7后離心，置于烘箱中干燥過夜，烘干后得到高比表面蠶沙基微孔炭材料。

(3)將蠶沙基多級孔炭材料與2.0mol/L Cu(NO₃)₂溶液按照質(zhì)體比1:100振蕩混合、轉(zhuǎn)速200r/min、溫度50℃、時間16h后離心烘干，烘干溫度200℃，烘干時間8h。

(4)將烘干浸漬后材料1.0g放入等離子體反應(yīng)器中，通入O₂作為改性氣體，等離子體反應(yīng)器輸入電壓26V，改性時間14min，改性后用去離子水清理3次后低溫干燥得到高比表面堿性氧化物修飾蠶沙基微孔炭材料。

實(shí)施例5

(1)將原蠶沙與去離子水按照質(zhì)體比為1:180進(jìn)行混合溶脹，在45℃下溶脹1.0h后將蠶沙撈出進(jìn)行冷凍干燥，先在-20℃冷凍預(yù)處理4h，再降低溫度至-45℃凍干60h得到凍干后蠶沙。

在N₂氣氛中將10.0g凍干后蠶沙以5℃/min的升溫速率升到950℃，并在950℃下保持4.0h以上后降溫到室溫，制備碳化蠶沙。

(2)將碳化蠶沙和KOH₂以質(zhì)量比1:5混合，在N₂氣氛中以5℃/min的升溫速率升到900℃，并且在900℃下保持1.0h進(jìn)行擴(kuò)孔反應(yīng)，待自然降至室溫后，將所得固體溶于1mol/L的HCl中清洗溶解KOH，再使用去離子水清洗至pH≈7后離心，置于烘箱中干燥過夜，烘干后得到高比表面蠶沙基微孔炭材料。

(3)將蠶沙基多級孔炭材料與2.5mol/L AgNO₃溶液按照質(zhì)體比1:100振蕩混合、轉(zhuǎn)速200r/min、溫度60℃、時間20h后離心烘干，烘干溫度120℃，烘干時間8h。

(4)將烘干浸漬后材料1.0g放入等離子體反應(yīng)器中，通入O₂作為改性氣體，等離子體反應(yīng)器輸入電壓28V，改性時間12min，改性后用去離子水清理3次后低溫干燥得到高比表面堿性氧化物修飾蠶沙基微孔炭材料。

實(shí)施例6

(1)將原蠶沙與去離子水按照質(zhì)體比為1:200進(jìn)行混合溶脹，在50℃下溶脹0.5h后將蠶沙撈出進(jìn)行冷凍干燥，先在-20℃冷凍預(yù)處理4h，再降低溫度至-40℃凍干72h得到凍干后蠶沙。

在Ar氣氛中將10.0g凍干后蠶沙以5℃/min的升溫速率升到1000℃，并在1000℃下保持4.0h以上后降溫到室溫，制備碳化蠶沙。

(2)將碳化蠶沙和KOH以質(zhì)量比1:6混合，在N₂氣氛中以5℃/min的升溫速率升到950℃，并且在950℃下保持0.5h進(jìn)行擴(kuò)孔反應(yīng)，待自然降至室溫后，將所得固體溶于1mol/L的HCl中清洗溶解KOH，再使用去離子水清洗至pH≈7后離心，置于烘箱中干燥過夜，烘干后得到高比表面蠶沙基微孔炭材料。

(3)將蠶沙基多級孔炭材料與3.0mol/L AgNO₃溶液按照質(zhì)體比1:100振蕩混合、轉(zhuǎn)速200r/min、溫度60℃、時間24h后離心烘干，烘干溫度180℃，烘干時間12h。

(4)將烘干浸漬后材料1.0g放入等離子體反應(yīng)器中，通入O₂作為改性氣體，等離子體反應(yīng)器輸入電壓30V，改性時間10min，改性后用去離子水清理3次后低溫干燥得到高比表面堿性氧化物修飾蠶沙基微孔炭材料。

材料性能測試：

(一)高比表面蠶沙基微孔炭材料的電鏡圖

采用日本Hitachi S-3400N型低倍掃描電子顯微鏡對原蠶沙切片、溶脹凍干后蠶沙切片、溶脹凍干后蠶沙內(nèi)表面和本發(fā)明實(shí)施例1所制得的高比表面堿性氧化物表面修飾蠶沙基微孔炭材料進(jìn)行材料表面形貌的表征，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。

將圖1和圖2對比可知，經(jīng)過溶脹后蠶沙體積變大并且內(nèi)層產(chǎn)生大量孔隙結(jié)構(gòu)。圖3是溶脹后蠶沙內(nèi)表面電鏡掃描圖，體現(xiàn)了蠶沙三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。圖4是高比表面堿性氧化物表面修飾蠶沙基微孔炭材料電鏡掃描圖，可以看出經(jīng)等離子體改性后的蠶沙基炭材料可以形成多孔結(jié)構(gòu)。

(二)高比表面蠶沙基微孔炭材料的孔結(jié)構(gòu)分析

采用美國Micro公司生產(chǎn)的3-Flex比表面孔徑分布儀對本發(fā)明所制備的以未溶脹處理蠶沙和溶脹處理后蠶沙為原料制備蠶沙多孔炭材料(按照實(shí)施例5活化條件)、高比表面堿性氧化物修飾蠶沙基微孔炭材料和采用高溫煅燒堿性氧化表面修飾(選用實(shí)施例5浸漬條件)的蠶沙基炭材料孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行測定，結(jié)果如表1所示。

表1.蠶沙基微孔炭材料的比表面積和孔徑分布。

S_micro，V_t，和V_micro分別表示微孔所提供的比表面積，總孔容和微孔所提供的孔容。

根據(jù)表1所列數(shù)據(jù)可知，六種實(shí)施例所制備的蠶沙基微孔炭材料Langmuir比表面積在1000～1300m²/g，總孔容約在0.4-0.6cm³/g，其中微孔比表面積和孔容占到總比表面積和孔容的80％以上。分別用未溶脹處理蠶沙和溶脹處理后蠶沙制備蠶沙多孔炭材料，其比表面積和孔隙率有明顯差別，未溶脹蠶沙基炭材料的比表面積和孔隙率僅為溶脹后蠶沙基炭材料的60％左右。經(jīng)過等離子體改性獲得的堿性氧化位表面修飾蠶沙基微孔炭材料的比表面積和孔容等數(shù)據(jù)與為改性前有小幅下降(約在10％左右)，說明等離子體改性會對蠶沙基微孔炭表面孔隙結(jié)構(gòu)有部分影響。而采用高溫煅燒方式獲得的堿性氧化位表面修飾材料因為高溫作用導(dǎo)致蠶沙基微孔炭表面孔隙結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，其比表面積和孔容等數(shù)據(jù)只有改性前的60％左右，嚴(yán)重影響其吸附性能。這說明，在本發(fā)明的實(shí)施例覆蓋范圍內(nèi)，制備所得到的蠶沙基微孔炭材料是一種具有較高比表面積的微孔炭材料。

(三)不同蠶沙基炭材料元素含量和產(chǎn)品得率分析

采用日本Hitachi S-3400N型低倍掃描電子顯微鏡能譜分析，對未改性蠶沙基炭材料、本發(fā)明實(shí)施例1～6和高溫煅燒改性處理(選用實(shí)施例5浸漬條件)所制得的蠶沙基微孔炭材料及上述材料超聲清洗后樣品進(jìn)行Fe、Cu、Ag元素成分分析和產(chǎn)品得率比較如表2所示。

表2不同蠶沙基炭材料摻雜元素含量表

從表2數(shù)據(jù)可知，未改性蠶沙基炭材料不含有Fe、Cu和Ag元素，等離子體改性后在實(shí)施例1～6分別含有0.8～1.5％不等的金屬元素，并且超聲清洗后金屬元素并沒有減少，說明經(jīng)過等離子體改性后的材料分別接入Fe、Cu和Ag元素且結(jié)合牢固，并且經(jīng)過高溫煅燒后的材料其產(chǎn)品得率明顯小于其它材料，說明等離子體改性在產(chǎn)品得率上優(yōu)于高溫煅燒法。

(四)蠶沙基微孔炭材料緩釋性能分析

對實(shí)施案例1、3、5制備的蠶沙基微孔炭材料進(jìn)行農(nóng)藥噻蟲嗪吸附負(fù)載量和緩釋曲線分析，其中炭材料的吸附條件為50mg緩釋材料放入50mL 0.8g/L噻蟲嗪溶液中振蕩吸附，水浴溫度30℃，振蕩轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘；炭材料的緩釋條件為50mg吸附后緩釋材料放入120mL去離子水中，每天換水100mL，水浴溫度30℃，振蕩轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘，實(shí)驗結(jié)果分別如圖5、圖6所示。從圖5中可以看出，3種緩釋材料在吸附噻蟲嗪48小時后負(fù)載量都達(dá)到500～560mg/g之間，并且三種材料之間沒有顯著性差別，說明該類材料在具有不同緩釋效果的同時能保持相近的吸附效果。從圖6可以看出，分別在15天、30天和60天左右完成釋放過程(以釋放總量90％噻蟲嗪作為終點(diǎn)計算)，能滿足不同時期農(nóng)藥緩釋的要求。

本發(fā)明的上述實(shí)施例僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以作其他不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。