【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业耕种，特别涉及一种氧化硅/水滑石复合缓释肥及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球人口的增长和可耕地资源的减少，农业生产的可持续性面临着重大挑战。传统肥料常因营养元素的快速释放，导致肥效时间短、利用率低，并且容易造成环境污染。特别是氮(n)、磷(p)、钾(k)和硒(se)这些对作物生长至关重要的营养元素的高效利用，已成为农业研究的关键课题。缓释肥料因其能够减少营养元素的流失，延长肥效时间，并提高肥料利用效率而受到青睐。然而，目前市场上大多数缓释肥料在成本、缓释效果以及环境友好性方面存在局限性。因此，研发一种新型的、高效的、环保的缓释肥料具有重要的实践意义。
2、水滑石作为一种层状结构材料，已在药物缓释、污染物吸附等领域显示出优异的性能。然而，单一水滑石材料在肥料载体应用中仍存在一定的局限性，如养分负载量低、对阳离子型养分及尿素的缓释性能较差。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术提供了一种缓释性能较好的氧化硅/水滑石复合缓释肥的制备方法。
2、一种氧化硅/水滑石复合缓释肥的制备方法，包括以下步骤：
3、将无定形氧化硅、二价金属盐、三价金属盐和水混合均匀，得到混合液；
4、将所述混合液进行水热反应，然后过滤洗涤并干燥，得到氧化硅/水滑石纳米复合材料；
5、将所述氧化硅/水滑石纳米复合材料进行煅烧，得到氧化硅/金属氧化物纳米复合材料；
6、将无机和有机肥料负载于所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料，得
7、在其中一个实施例中，将无机和有机肥料负载于所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料包括以下步骤：将磷钾肥和硒肥溶于水中，加入所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料，混合均匀后干燥，得到氧化硅/水滑石基磷钾硒复合物；将尿素熔化后与所述氧化硅/水滑石基磷钾硒复合物混合均匀，挤压造粒。
8、在其中一个实施例中，所述磷钾肥为磷酸钾、磷酸氢钾及磷酸二氢钾中的一种，所述硒肥为亚硒酸钠或硒酸钠。
9、在其中一个实施例中，磷钾肥和硒肥的质量比为10:1～100:1，磷钾肥与所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料的质量比为1:1～3:1，水与所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料的质量比为5:1～10:1。
10、在其中一个实施例中，尿素熔化的温度为133～145℃，尿素与氧化硅/水滑石基磷钾硒复合物的质量比为2.5:1～7.5:1。
11、在其中一个实施例中，所述无定形氧化硅的比表面积为100～600m2/g，在所述氧化硅/水滑石纳米复合材料中的比例为3wt％～50wt％。
12、在其中一个实施例中，所述二价金属盐选自mg2+和ca2+可溶性盐中的一种或多种，所述三价金属盐为al3+可溶性盐，所述二价金属盐和所述三价金属盐的摩尔比为2～4。
13、在其中一个实施例中，在进行所述水热反应之前还包括以下步骤：调节所述混合液的ph值至9～11。
14、在其中一个实施例中，所述水热反应的温度为40～120℃，时间为12～48小时；所述煅烧的温度为450～550℃，时间为30～120分钟。
15、本专利技术还提供了一种氧化硅/水滑石复合缓释肥，其根据上述制备方法制备得到。
16、本专利技术的上述方案具有如下的有益效果：
17、本专利技术通过利用氧化硅和水滑石的特性，通过特定的合成工艺，形成具有良好缓释性能和高吸附容量的纳米复合材料，进而制得具有优异缓释性能的氧化硅/水滑石复合缓释肥，提高了肥料的利用效率，同时减少了对环境的影响。
18、具体的，该制备方法首先以轻质多孔的无定形氧化硅、二价金属盐和三价金属盐为原料，原料易得，价格低廉，且在水溶液中通过简单的共沉淀法即可得到氧化硅/水滑石纳米复合材料，随后通过煅烧步骤，促进了两种材料间的结合，去除了碳酸根离子等组分，为后续养分元素的负载提供了必需的空间。此工艺简单，适合大规模生产，巧妙利用了氧化硅本身的“载体”作用，使水滑石负载于其上形成纳米复合结构，整个合成过程环境友好，符合当前绿色化学的发展趋势。
19、进一步，通过湿混和共融的简单步骤，将氮磷钾硒等关键营养元素与氧化硅/水滑石纳米复合材料结合，该工艺易于操作，便于规模化生产。简化的制备流程降低了生产成本，使得氧化硅/水滑石复合缓释肥既高效又经济，提高了市场竞争力。本专利技术利用氧化硅/水滑石纳米复合材料与尿素涂层的协同作用，这一创新性结合显著提升了肥料中氮磷钾硒等元素的缓释性能，优化了养分的供应效率。此外，本专利技术可以根据不同的作物和土壤条件调控营养元素装载量，通过调整氮磷钾硒的比例即可定制复合材料的缓释特性，实现个性化肥料产品的生产。
20、本专利技术首先将磷钾硒通过湿混与氧化硅/金属氧化物复合，由于复合材料中氧化物接触到磷钾硒的水溶液后将会再次转变为水滑石，该过程有利于磷酸根、亚硒酸根阴离子基团在水滑石中的插层和负载，同时氧化硅也会形成大量硅羟基有利于钾离子的吸附，从而形成复合缓释肥。此外，将熔融态的尿素与氧化硅/水滑石基磷钾硒复合物进行共融，由于尿素的流动性及反应活性，能促进尿素分子进入到材料的微孔中且与表面羟基发生反应，促进复合材料对尿素分子的固持作用。过量的尿素分子将会在复合材料表面形成尿素层，包裹内层的氮磷钾硒元素形成核壳结构，这种缓释肥体系将会极大提高养分的缓释性能。与当前现有的缓释肥相比，这个结构具有显著的创新性。
21、此外，本专利技术制备的氧化硅/水滑石复合缓释肥养分释放后，氧化硅/水滑石纳米材料残留在土壤中，对土壤具有改善土壤结构、增加土壤孔隙率和保水能力、促进植物根系发展的有益作用。此外，复合材料中的氧化硅表面负电性和多孔性有利于吸附和固定土壤中的重金属阳离子、水滑石层间可吸附固定氟离子、重铬酸根离子、砷酸根离子等阴离子基团污染物。因此，残留在土壤中的氧化硅/水滑石纳米复合材料可起到环境友好型土壤改良剂的作用。再者，复合材料中丰富的孔道和残留的营养物质能够为土壤微生物提供栖息地和营养，促进微生物活动，增强土壤的生物活性。最后，复合材料中的si、mg等元素可以缓慢溶出，为植物提供si、mg等有益元素，促进植物生长，增强植物对病虫害的抵抗力，调节土壤的酸碱环境。通过本专利技术制备的氧化硅/水滑石复合缓释肥展现出了一肥多用的效果。
22、综上所述，本专利技术的氧化硅/水滑石复合缓释肥在创新性、环境友好性、成本效益、缓释性能、后期有益效果等方面具有多重优势，在现代农业生产中具有广泛的应用前景。
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1.一种氧化硅/水滑石复合缓释肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将无机和有机肥料负载于所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料包括以下步骤：将磷钾肥和硒肥溶于水中，加入所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料，混合均匀后干燥，得到氧化硅/水滑石基磷钾硒复合物；将尿素熔化后与所述氧化硅/水滑石基磷钾硒复合物混合均匀，挤压造粒。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磷钾肥为磷酸钾、磷酸氢钾及磷酸二氢钾中的一种，所述硒肥为亚硒酸钠或硒酸钠。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，磷钾肥和硒肥的质量比为10:1～100:1，磷钾肥与所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料的质量比为1:1～3:1，水与所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料的质量比为5:1～10:1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，尿素熔化的温度为133～145℃，尿素与氧化硅/水滑石基磷钾硒复合物的质量比为2.5:1～7.5:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无定形氧化硅
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二价金属盐选自Mg2+和Ca2+可溶性盐中的一种或多种，所述三价金属盐为Al3+可溶性盐，所述二价金属盐和所述三价金属盐的摩尔比为2～4。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在进行所述水热反应之前还包括以下步骤：调节所述混合液的pH值至9～11。
9.根据权利要求1～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为40～120℃，时间为12～48小时；所述煅烧的温度为450～550℃，时间为30～120分钟。
10.一种氧化硅/水滑石复合缓释肥，其特征在于，根据权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化硅/水滑石复合缓释肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将无机和有机肥料负载于所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料包括以下步骤：将磷钾肥和硒肥溶于水中，加入所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料，混合均匀后干燥，得到氧化硅/水滑石基磷钾硒复合物；将尿素熔化后与所述氧化硅/水滑石基磷钾硒复合物混合均匀，挤压造粒。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磷钾肥为磷酸钾、磷酸氢钾及磷酸二氢钾中的一种，所述硒肥为亚硒酸钠或硒酸钠。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，磷钾肥和硒肥的质量比为10:1～100:1，磷钾肥与所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料的质量比为1:1～3:1，水与所述氧化硅/金属氧化物纳米复合材料的质量比为5:1～10:1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，尿素熔化的温度为133～145℃，尿素与氧化硅...
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