本發(fā)明屬于植物保護領域，具體涉及一種植物抗菌復合材料及其制備方法。

背景技術：

1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨著使得農(nóng)作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)受損的病害的發(fā)生，造成了大量的經(jīng)濟損失。合理施用化肥和農(nóng)藥能夠保證作物產(chǎn)量并在一段時間內(nèi)解決糧食增長問題，但是傳統(tǒng)肥料利用率低以及農(nóng)藥濫用帶來的抗藥性等問題反而加劇了當前糧食危機的困境。

2、稻殼作為水稻加工過程的主要副產(chǎn)品，占稻谷質(zhì)量的20％左右。中國是水稻產(chǎn)量最多的國家，也是稻殼產(chǎn)量最高的國家。然而，稻殼因其堅韌、營養(yǎng)價值低和體積大無法被大規(guī)模利用。目前，兩種最常見的稻殼處置方法是露天焚燒和填埋，容易導致能源浪費、溫室氣體排放、大氣污染和垃圾填埋場空間的占用。稻殼中含有15～28wt％的二氧化硅，是一種理想的硅源，稻殼的創(chuàng)新利用不僅可以避免傳統(tǒng)處理方式對環(huán)境的負面影響，還可以制造各種多功能碳基和硅基材料，而硅能夠介導的植物的抗病，有效減少真菌病原菌的繁殖和侵染率。在農(nóng)業(yè)植物抗菌中，高硅含鋰的稻殼，具有巨大的應用潛力。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術中稻殼不易處置和現(xiàn)有農(nóng)藥抗藥性增加的問題，使用本發(fā)明主要提供了一種以稻殼為基底制備的植物抗菌復合材料，及該植物抗菌復合材料的制備方法，其技術方案如下：

2、一種植物抗菌復合材料，包括由稻殼制備得到的多孔硅基材料、負載于多孔硅基材料上的氧化鋅以及接枝于載鋅硅基材料上的有機硅季銨鹽。

3、進一步的，所述有機硅季銨鹽包括3-(三甲氧基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化銨、3-(三乙氧基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化銨、3-(三羥基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化銨、3-(三甲氧基硅基丙基)二甲基十六烷基氯化銨、3-(三乙氧基硅基丙基)二甲基十六烷基氯化銨、3-(三羥基硅基丙基)二甲基十六烷基氯化銨、3-(三甲氧基硅基丙基)三甲基氯化銨、3-(三乙氧基硅基丙基)三甲基氯化銨或3-(三羥基硅基丙基)三甲基氯化銨中的一種或幾種。

4、一種上述的植物抗菌復合材料的制備方法，包括以下步驟：將稻殼高溫處理制備多孔硅基材料，將鋅負載于多孔硅基材料上，得載鋅硅基材料；將有機硅季銨鹽接枝到載鋅硅基材料上，得表面處理硅基材料；然后將表面處理硅基材料進行堿處理，即得抗菌復合材料。

5、進一步的，包括以下步驟：

6、a.將干燥的稻殼置于550～650℃煅燒3～5h，降至常溫后，將煅燒后的稻殼研磨粉碎至100～200目，即得多孔硅基材料；

7、b.將硝酸鋅溶于乙醇中制得0.05～0.1g/ml的硝酸鋅溶液；將多孔硅基材料置于硝酸鋅溶液中，充分混合，去除氣泡；然后加入氫氧化鈉，低速攪拌3～5h后，收集沉淀，水浸洗滌，干燥后，得載鋅前驅(qū)體；

8、c.將步驟b所得載鋅前驅(qū)體在400～500℃下煅燒3～5h，即得載鋅硅基材料；

9、d.將低粘度的羥基硅油溶于乙醇中，然后加入有機硅季銨鹽和載鋅硅基材料，充分混合后，在50～70℃下反應4～6h；收集沉淀，分別用水和乙醇洗滌，干燥后即得表面處理硅基材料；

10、e.取氫氧化鈉制備氫氧化鈉溶液，將氫氧化鈉溶液與表面處理硅基材料混合，使混合物充分濕潤而不產(chǎn)生水滴，蒸汽浴1～2h后，使用無水酒精充分洗滌，即得抗菌復合材料。

11、進一步的，步驟b所述的硝酸鋅與多孔硅基材料的質(zhì)量比為1：(2.5～3.5)；步驟b所述硝酸鋅與氫氧化鈉的物質(zhì)的量之比為1：(1.1～1.3)。

12、進一步的，步驟b所述低速攪拌是以100～200r/min速度攪拌。

13、進一步的，步驟d所述羥基硅油與載鋅硅基材料的質(zhì)量比為1：(1.5～3.5)；步驟d所述有機硅季銨鹽與載鋅硅基材料的質(zhì)量比為1：(3～8)。

14、進一步的，步驟e所述氫氧化鈉溶液的濃度為2～3mol/l。

15、進一步的，在將稻殼高溫處理之前，先進行酸處理，具體包括以下步驟：將稻殼粉碎后，置于濃度為2～2.5mol/l的鹽酸中充分分散后，靜置5～8h；用水洗滌至ph不再變化后，干燥，即完成酸處理；所述稻殼與鹽酸的質(zhì)量比為1：(8～10)。

16、一種采用上述的植物抗菌復合材料的植物抗菌制劑。

17、采用上述方案，本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點：

18、1、本發(fā)明的抗菌復合材料上負載的氧化鋅抗菌活性強，能夠產(chǎn)生活性氧，對廣泛的細菌均具有優(yōu)良的抑菌活性，且其在使用過程中潮解產(chǎn)生的鋅離子，與細胞內(nèi)的物質(zhì)相互作用，對病原菌產(chǎn)生進一步的抑菌效果。

19、2、本發(fā)明采用稻殼制備硅含量高，且多孔的硅基材料，能夠抑制病菌的能量代謝和生長物質(zhì)的合成，抑制菌生長發(fā)育及菌核的形成，抗菌性能好。

20、3、本發(fā)明的硅基材料的比表面積大，氧化鋅和未反應完全的氫氧化鋅分散于硅基材料孔道內(nèi)，多孔的硅基材料作為抗菌材料的優(yōu)良載體，可促進鋅的緩慢均勻釋放，提高鋅等抑菌活性物質(zhì)的穩(wěn)定性。

21、4、本發(fā)明采用可溶于乙醇的硝酸鋅充分浸潤于多孔硅基材料內(nèi)部孔道內(nèi)，然后在氫氧化鈉的作用下生成不溶的氫氧化鋅，使其留存于孔道內(nèi)，再進行煅燒得到氧化鋅，實現(xiàn)對氧化鋅的穩(wěn)固負載。

22、5、本發(fā)明的通過共價鍵將抗菌劑接枝到硅基材料基體骨架上，使得有機硅季銨鹽被固定在載鋅硅基材料結(jié)構中，防止季銨鹽從硅基材料中脫落，提高抗菌復合材料的耐久性。

23、6、本發(fā)明采用堿進行表面處理，使硅基材料表面生成硅酸鹽，使表面的硅可溶化，能夠深入病菌內(nèi)部，在使用初期就產(chǎn)生較強的抗菌性能，彌補復合材料釋放初期濃度較低而產(chǎn)生的抑菌窗口，對已經(jīng)產(chǎn)生病害的植株形成快速抗菌。

24、7、本發(fā)明對稻殼進行酸處理，使得稻殼后續(xù)的煅燒更加充分，減少硅基材料中除硅以外殘留的其他物質(zhì)的含量，煅燒更加徹底，孔道的形成更加充分。

技術特征：

1.一種植物抗菌復合材料，其特征在于，包括由稻殼制備得到的多孔硅基材料、負載于多孔硅基材料上的氧化鋅以及接枝于載鋅硅基材料上的有機硅季銨鹽。

2.根據(jù)權利要求1所述的植物抗菌復合材料，其特征在于，所述有機硅季銨鹽包括3-(三甲氧基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化銨、3-(三乙氧基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化銨、3-(三羥基硅基丙基)二甲基十八烷基氯化銨、3-(三甲氧基硅基丙基)二甲基十六烷基氯化銨、3-(三乙氧基硅基丙基)二甲基十六烷基氯化銨、3-(三羥基硅基丙基)二甲基十六烷基氯化銨、3-(三甲氧基硅基丙基)三甲基氯化銨、3-(三乙氧基硅基丙基)三甲基氯化銨或3-(三羥基硅基丙基)三甲基氯化銨中的一種或幾種。

3.一種權利要求1所述的植物抗菌復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將稻殼高溫處理制備多孔硅基材料，將鋅負載于多孔硅基材料上，得載鋅硅基材料；將有機硅季銨鹽接枝到載鋅硅基材料上，得表面處理硅基材料；然后將表面處理硅基材料進行堿處理，即得抗菌復合材料。

4.根據(jù)權利要求3所述的植物抗菌復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據(jù)權利要求4所述的植物抗菌復合材料的制備方法，其特征在于，步驟b所述的硝酸鋅與多孔硅基材料的質(zhì)量比為1：

6.根據(jù)權利要求4所述的植物抗菌復合材料的制備方法，其特征在于，步驟b所述低速攪拌是以100～200r/min速度攪拌。

7.根據(jù)權利要求4所述的植物抗菌復合材料的制備方法，其特征在于，步驟d所述羥基硅油與載鋅硅基材料的質(zhì)量比為1：

8.根據(jù)權利要求4所述的植物抗菌復合材料的制備方法，其特征在于，步驟e所述氫氧化鈉溶液的濃度為2～3mol/l。

9.根據(jù)權利要求4所述的植物抗菌復合材料的制備方法，其特征在于，在將稻殼高溫處理之前，先進行酸處理，具體包括以下步驟：將稻殼粉碎后，置于濃度為2～2.5mol/l的鹽酸中充分分散后，靜置5～8h；用水洗滌至ph不再變化后，干燥，即完成酸處理；所述稻殼與鹽酸的質(zhì)量比為1：(8～10)。

10.一種采用權利要求1所述的植物抗菌復合材料的植物抗菌制劑。

技術總結(jié)
本發(fā)明屬于植物保護領域，具體涉及一種植物抗菌復合材料及其制備方法，該抗菌復合材料包括由稻殼制備得到的多孔硅基材料、負載于多孔硅基材料上的氧化鋅以及接枝于載鋅硅基材料上的有機硅季銨鹽；本發(fā)明的抗菌復合材料實現(xiàn)了稻殼的充分利用，能對植物病害產(chǎn)生很好的抑制效果，高效且綠色安全。

技術研發(fā)人員：沙赟穎,楊珊珊,劉明源,李巖,劉竺云,王立中,劉楚香,徐若涵,吳語梅,張文怡
受保護的技術使用者：江蘇中天藥業(yè)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30