[發明專利]一種納米硅溶膠的合成與應用方法

在審

• 申請號: 201910257323.1
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109896526A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 汪承潤;戎紅;涂俊芳;韓娟;劉天驕
• 申請（專利權）人: 淮南師范學院
• 主分類號: C01B33/145
• 分類號: C01B33/145;B82Y30/00;A01G22/22;A01G7/06
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

本發明公開了一種納米硅溶膠的合成與應用方法，應用本方法能夠制備出粒徑2?5nm的二氧化硅溶膠(S2?SiO₂NPs)，在水稻孕穗前2周，葉面噴施該溶膠稀釋液能夠顯著阻抑鎘向水稻籽粒的遷移蓄積，而且這種阻抑效應明顯優于噴施相同稀釋倍數的普通納米二氧化硅溶膠(S1?SiO₂NPs)。本合成步驟簡單，成本較低，易于推廣，可為稻田鎘的面源污染防治和降低稻米鎘含量提供一種高效便捷的技術。

技術領域

本發明涉及一種納米硅溶膠的合成與應用方法，該方法通過水稻葉面途徑阻抑鎘向稻米的遷移蓄積。在水稻孕穗前2周，葉面噴施此溶膠稀釋液能夠有效降低鎘在稻米中的累積，其阻抑效應明顯優于噴施普通硅溶膠稀釋液。本合成方法簡單，成本較低，易于推廣，可為稻田鎘污染防治和降低稻米鎘含量提供一種高效便捷的技術。

背景技術

葉面阻控技術是向植物葉面噴施適宜劑量的改良劑，抑制有毒重金屬或類金屬向果實或種子的遷移蓄積，也是降低稻米中鎘、砷、鉛等元素含量的一條重要途徑。目前報道較多的是硅、硒、鋅、鐵、錳、硫等植物營養調節劑，這些調節劑可有效降低典型重金屬或類金屬在稻米等作物中的累積。

水稻是典型的硅富集植物，施硅有助于水稻豐產和對重金屬的抗性。研究發現，水稻莖部積累的鎘極易遷移到葉片，而葉片中的硅結合蛋白能夠結合并沉積進入葉片的硅，被結合的硅進一步與鎘絡合并發生沉淀反應，阻抑鎘的向上運輸。另外，水稻莖的節點是鎘由木質部向韌皮部轉運的中心部位，尤其是第一節點往往表現出對鎘的最強富集能力。現已發現，硅對鎘向上遷移的阻抑效應依次為：有機硅溶膠>無機硅溶膠>Na₂SiO₃，而且葉面噴施硅溶膠對鎘的阻抑效應明顯優于土施硅肥。葉面噴施硅溶膠還能夠降低水稻葉片的蒸騰強度，在一定程度上也能夠降低水稻對鎘的吸收和向上轉運。

實踐結果表明，硅溶膠的粒徑大小是影響水稻細胞吸收鎘的關鍵因子，其粒徑越小，與鎘離子的結合位點就越多，對鎘離子的結合能力也就越顯著。因此，改進硅溶膠的合成工藝，提高其拮抗、鈍化和阻抑重金屬離子向稻米遷移累積的潛力，可望為稻田重金屬污染的防治和消減稻米的重金屬污染提供一種高效、便捷和安全的技術。現有文獻或專利報道的有關硅溶膠的合成方法只能合成粒徑在40nm以上的SiO₂NPs。本發明首次將阿拉伯樹膠作為分散劑和乳化劑應用于SiO₂NPs溶膠的制備過程，有效地阻止了SiO₂NPs微粒的聚合，建立了合成這種極小尺寸SiO₂NPs溶膠的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米硅溶膠的合成與應用方法，以解決上述背景技術中提出的在鎘污染稻田種植食品安全達標大米的技術難題。

為此，本發明提供如下技術方案：一種納米硅溶膠的合成與應用方法，其合成方法包含如下步驟：

①將100mL無水乙醇、6mL濃氨水和3mL去離子水混合，磁力攪拌3h(30℃，300r/min)；

②將1g阿拉伯樹膠充分溶解于50mL去離子水，再緩慢加入①，磁力攪拌0.5h(30℃，300r/min)；

③逐滴加入2.0mL正硅酸乙脂(TEOS)，繼續磁力攪拌3h(40℃，300r/min)；

④用去離子水定容至200mL，磁力攪拌1h(75℃，300r/min)得到SiO₂NPs溶膠，4℃-8℃儲存；

⑤應用TEM和EDS對SiO₂NPs溶膠進行表征。

更進一步的，應用去離子水將合成的SiO₂NPs溶膠分別稀釋成30×、20×和10×應用液，在水稻孕穗前2周連續噴施水稻葉面2次，間隔7天，能夠顯著降低稻米中鎘的質量分數。

附圖和附表說明