【摘 要】
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农药的广泛应用使全球粮食生产能够支持人口增长的需求。目前市面上使用的农药以化学农药占主导,然而,不合理的农药施用方式产生了一系列生态环境问题。在新药的开发耗时又耗资的情况下,开发高效、安全、环境友好、低成本的新型农药就显得尤为重要,缓控释农药能较好地满足这些条件。本文以疏水性农药胺苯磺隆（ethametsulfuron-methyl,ESM）和亲水性农药吡虫啉（imidacloprid,IMI）为
【基金项目】
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国家重点研发项目油菜优质丰产的生理基础与调控（2018YFD1000900）；
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农药的广泛应用使全球粮食生产能够支持人口增长的需求。目前市面上使用的农药以化学农药占主导,然而,不合理的农药施用方式产生了一系列生态环境问题。在新药的开发耗时又耗资的情况下,开发高效、安全、环境友好、低成本的新型农药就显得尤为重要,缓控释农药能较好地满足这些条件。本文以疏水性农药胺苯磺隆（ethametsulfuron-methyl,ESM）和亲水性农药吡虫啉（imidacloprid,IMI）为缓释药剂,通过优化负载条件,制备了多孔炭/农药和壳聚糖/多孔炭/农药水凝胶球两种剂型缓释农药,并研究了药物在载体中负载与缓释特点和机理。得到的主要结果如下:1.利用生物质材料油菜秸秆作为原材料,选用H3PO4、（NH4）2HPO4和HNO3作为改性剂,得到改性多孔炭材料。通过元素分析（Elemental Analysis,EA）、傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR）、比表面积测量（Brunner-Emmet-Teller measurements,BET）、X-射线衍射（X-Ray Diffraction,XRD）、元素分析以及零电荷点(Point of zero charge p H,p HPZC)测定等表征对多孔炭进行结构与理化性质分析,结果表明:改性后的多孔炭材料表面官能团丰富度增加,H3PO4和（NH4）2HPO4改性后的孔结构得到改善和丰富,比表面积（specific surface area,SSA）有所增大。2.对比表明,10%H3PO4改性制备的多孔炭10PRS-PC400对ESM和IMI的负载效果较好,基于此,选用10PRS-PC400作为农药载体,通过优化制备条件,获得了负载量较好的多孔炭/农药缓释剂,并对其进行缓释研究。研究结果表明:10PRS-PC400负载农药符合伪二级动力学模型和Freundlich模型,且是一个放热的自发过程,其负载机理涉及到表面吸附（范德华力、氢键和π-π相互作用）和孔隙填充。其次,10PRS-PC400/IMI在缓冲液中缓释存在突释（约占17.92%～19.46%）,缓释速率不受p H的影响,216 h（9 d）的累积释放率（the cumulative release rate,CRR）为28.36%～30.41%,而且低分子量有机酸（low molecular weight organic acids,LMWOAs）的添加,促进了IMI的释放。此外,其释放动力学符合Higuchi和Ritger-Peppas模型,释放机理是Fick扩散。3.采用离子交联法制备了具有缓释功能的壳聚糖/10PRS-PC400/农药水凝胶球,通过优化制备条件得到缓释性能较好的水凝胶球,并对其进行形貌和理化性质表征,同时探究其药物缓释性能。样品扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）、XRD、FTIR和BET分析结果表明,水凝胶球缓释剂是外层紧密,内部疏松多孔的3D网状结构,农药分子或包裹或嵌于其中或被10PRS-PC400负载。其次,农药与载体之间存在氢键、π-π共轭和静电相互作用。缓释研究表明:随着10PRS-PC400的投入量或缓释介质的p H的增加,ESM的释放速率变快,但对IMI的影响不大;缓释介质中添加LMWOAs后,ESM的释放受到抑制,但对IMI的释放有一定的促进作用。动力学拟合结果表明,ESM在p H=5.0或7.0缓冲液中释放机理是扩散,在p H=6.0缓冲液中的释放机理是骨架溶蚀与扩散的协同作用;IMI在不同p H缓冲溶液中受扩散机制控制。
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