CN108208002A - 一种利用带电纳米材料的杀虫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用带电纳米材料的杀虫方法，具体方法是：向农作物喷洒带电纳米杀虫剂，利用所述杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫。本发明的杀虫方法属于物理性杀虫，通过静电作用使负电荷纳米二氧化钛颗粒负载到正电荷纳米氧化锌的表面上，可避免纳米颗粒的团聚，进一步引入带有正电荷的亲水基团后，使得杀虫剂整体带有正电荷，利用带电纳米杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫，无毒无害，与传统的杀虫剂相比，不产生抗药性，也不会污染环境。
Description
技术领域
本发明涉及农药技术领域，特别是涉及一种利用带电纳米材料的杀虫方法。
背景技术
随着农业的迅速发展和人口数量的增长，农作物的产量需求越来越高，随之而来的杀虫剂的用量越来越大。但是，大部分杀虫剂对人体都是有害的，而且杀虫剂的使用会严重影响生态环境，残留的杀虫剂还会在生物链中不断集中，危害极大。因此，在农业发展与生态环境之间获得平衡显得尤为重要。
杀虫剂的反复长时间使用还会导致抗药性，一种杀虫剂使用一段时间后往往不得不进行替换，造成了巨大的科研资金浪费。
另外，杀虫剂原药大多为油状液体，大多不溶于水或微溶于水，而这会直接影响药效释放，故如何改善其水溶性也是当前的一个重要研发方向。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种利用带电纳米材料的杀虫方法。
为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：
一种利用带电纳米材料的杀虫方法，具体方法是：向农作物喷洒带电纳米杀虫剂，利用所述杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫。
优选的，所述带电纳米杀虫剂含有亲水基团。
进一步优选的，所述亲水基团为羟基。
优选的，所述带电纳米杀虫剂为粉末，使用时以600～700倍重量的水溶解，然后喷洒于农作物表面。
进一步优选的，所述带电纳米杀虫剂是通过以下方法制备得到的：
(1)亲水溶液的制备：边搅拌边将含有亲水基团的聚乙烯醇加入50～60℃的水中，加入完毕后继续搅拌20～30分钟，得到亲水溶液，备用；
(2)将带正电荷的纳米氧化锌加入带负电荷的纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散使两者充分混合，通过静电作用使纳米二氧化钛颗粒负载到纳米氧化锌的表面上，得到纳米复合材料；
(3)将步骤(2)所得纳米复合材料加入步骤(1)所得亲水溶液中浸泡5～6分钟，取出后脱水、干燥，即得。
更进一步优选的，步骤(1)中聚乙烯醇与水的质量比为1∶30～32。
更进一步优选的，步骤(2)的具体方法是：
(21)将带正电荷的纳米氧化锌按照3～4g/L的比例加入纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散15～20分钟，使得水溶胶中带负电荷的纳米二氧化钛粒子完全吸附到带正电荷的纳米氧化锌的表面；
(22)离心分离得到吸附产物，然后用无水乙醇洗涤2～3次，干燥，得到纳米复合材料。
更进一步优选的，步骤(22)中，干燥的工艺条件为：真空干燥8～12小时。
更进一步优选的，纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下：将钛酸四丁酯和螯合剂混合搅拌20～30分钟，然后缓慢滴加至催化剂和水的混合溶液中，静置1小时，得到纳米二氧化钛水溶胶；其中，钛酸四丁酯、螯合剂和水的摩尔比为1∶6∶93，催化剂占整个体系总重量的3.2％。
更进一步优选的，所述螯合剂和催化剂均为乙酸。
更进一步优选的，步骤(3)中，纳米复合材料与亲水溶液的质量比为1∶7～8。
更进一步优选的，步骤(3)中，采用离心法进行脱水，干燥方法为自然风干。
本发明的有益效果是：
1、本发明的杀虫方法属于物理性杀虫，通过静电作用使负电荷纳米二氧化钛颗粒负载到正电荷纳米氧化锌的表面上，可避免纳米颗粒的团聚，进一步引入带有正电荷的亲水基团后，使得杀虫剂整体带有正电荷，利用带电纳米杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫，无毒无害，与传统的杀虫剂相比，不产生抗药性，也不会污染环境。
2、本发明的杀虫剂为粉末，其带有亲水基团，易溶于水，可以方便的用水溶解稀释后喷洒，充分发挥杀虫药效。
3、本发明的杀虫剂为纳米级，低残留，确保食品和生态安全。
4、纳米复合材料加入亲水溶液中浸泡时间以5～6分钟，浸泡时间过短，无法保证亲水基团的充分引入，影响杀虫剂产品的负电荷量和亲水性；浸泡时间过长，本身带正电荷的亲水基团排挤带正电荷的纳米氧化锌，影响纳米复合材料的稳定性，进而导致杀虫剂产品的杀虫效果变差。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用带电纳米材料的杀虫方法，具体方法是：向农作物喷洒带电纳米杀虫剂，利用杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫。
其中，带电纳米杀虫剂含有亲水基团(羟基)。
带电纳米杀虫剂为粉末，使用时以600倍重量的水溶解，然后喷洒于农作物表面。
带电纳米杀虫剂是通过以下方法制备得到的：
(1)亲水溶液的制备：边搅拌边将含有亲水基团的聚乙烯醇加入50℃的水中，加入完毕后继续搅拌20分钟，得到亲水溶液，备用；
(2)将带正电荷的纳米氧化锌加入带负电荷的纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散使两者充分混合，通过静电作用使纳米二氧化钛颗粒负载到纳米氧化锌的表面上，得到纳米复合材料；
(3)将步骤(2)所得纳米复合材料加入步骤(1)所得亲水溶液中浸泡5分钟，取出后脱水、干燥，即得。
步骤(1)中聚乙烯醇与水的质量比为1∶30。
步骤(2)的具体方法是：
(21)将带正电荷的纳米氧化锌按照3g/L的比例加入纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散15分钟，使得水溶胶中带负电荷的纳米二氧化钛粒子完全吸附到带正电荷的纳米氧化锌的表面；
(22)离心分离得到吸附产物，然后用无水乙醇洗涤2次，真空干燥8小时，得到纳米复合材料。
纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下：将钛酸四丁酯和螯合剂混合搅拌20分钟，然后缓慢滴加至催化剂和水的混合溶液中，静置1小时，得到纳米二氧化钛水溶胶；其中，钛酸四丁酯、螯合剂和水的摩尔比为1∶6∶93，催化剂占整个体系总重量的3.2％。螯合剂和催化剂均为乙酸。
步骤(3)中，纳米复合材料与亲水溶液的质量比为1∶7。
步骤(3)中，采用离心法进行脱水，干燥方法为自然风干。
实施例2
一种利用带电纳米材料的杀虫方法，具体方法是：向农作物喷洒带电纳米杀虫剂，利用杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫。
其中，带电纳米杀虫剂含有亲水基团(羟基)。
带电纳米杀虫剂为粉末，使用时以700倍重量的水溶解，然后喷洒于农作物表面。
带电纳米杀虫剂是通过以下方法制备得到的：
(1)亲水溶液的制备：边搅拌边将含有亲水基团的聚乙烯醇加入60℃的水中，加入完毕后继续搅拌30分钟，得到亲水溶液，备用；
(2)将带正电荷的纳米氧化锌加入带负电荷的纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散使两者充分混合，通过静电作用使纳米二氧化钛颗粒负载到纳米氧化锌的表面上，得到纳米复合材料；
(3)将步骤(2)所得纳米复合材料加入步骤(1)所得亲水溶液中浸泡6分钟，取出后脱水、干燥，即得。
步骤(1)中聚乙烯醇与水的质量比为1∶32。
步骤(2)的具体方法是：
(21)将带正电荷的纳米氧化锌按照4g/L的比例加入纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散20分钟，使得水溶胶中带负电荷的纳米二氧化钛粒子完全吸附到带正电荷的纳米氧化锌的表面；
(22)离心分离得到吸附产物，然后用无水乙醇洗涤3次，真空干燥12小时，得到纳米复合材料。
纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下：将钛酸四丁酯和螯合剂混合搅拌30分钟，然后缓慢滴加至催化剂和水的混合溶液中，静置1小时，得到纳米二氧化钛水溶胶；其中，钛酸四丁酯、螯合剂和水的摩尔比为1∶6∶93，催化剂占整个体系总重量的3.2％。螯合剂和催化剂均为乙酸。
步骤(3)中，纳米复合材料与亲水溶液的质量比为1∶8。
步骤(3)中，采用离心法进行脱水，干燥方法为自然风干。
实施例3
一种利用带电纳米材料的杀虫方法，具体方法是：向农作物喷洒带电纳米杀虫剂，利用杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫。
其中，带电纳米杀虫剂含有亲水基团(羟基)。
带电纳米杀虫剂为粉末，使用时以600倍重量的水溶解，然后喷洒于农作物表面。
带电纳米杀虫剂是通过以下方法制备得到的：
(1)亲水溶液的制备：边搅拌边将含有亲水基团的聚乙烯醇加入60℃的水中，加入完毕后继续搅拌20分钟，得到亲水溶液，备用；
(2)将带正电荷的纳米氧化锌加入带负电荷的纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散使两者充分混合，通过静电作用使纳米二氧化钛颗粒负载到纳米氧化锌的表面上，得到纳米复合材料；
(3)将步骤(2)所得纳米复合材料加入步骤(1)所得亲水溶液中浸泡6分钟，取出后脱水、干燥，即得。
步骤(1)中聚乙烯醇与水的质量比为1∶30。
步骤(2)的具体方法是：
(21)将带正电荷的纳米氧化锌按照4g/L的比例加入纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散15分钟，使得水溶胶中带负电荷的纳米二氧化钛粒子完全吸附到带正电荷的纳米氧化锌的表面；
(22)离心分离得到吸附产物，然后用无水乙醇洗涤3次，真空干燥8小时，得到纳米复合材料。
纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下：将钛酸四丁酯和螯合剂混合搅拌30分钟，然后缓慢滴加至催化剂和水的混合溶液中，静置1小时，得到纳米二氧化钛水溶胶；其中，钛酸四丁酯、螯合剂和水的摩尔比为1∶6∶93，催化剂占整个体系总重量的3.2％。螯合剂和催化剂均为乙酸。
步骤(3)中，纳米复合材料与亲水溶液的质量比为1∶7。
步骤(3)中，采用离心法进行脱水，干燥方法为自然风干。
实施例4
一种利用带电纳米材料的杀虫方法，具体方法是：向农作物喷洒带电纳米杀虫剂，利用杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫。
其中，带电纳米杀虫剂含有亲水基团(羟基)。
带电纳米杀虫剂为粉末，使用时以700倍重量的水溶解，然后喷洒于农作物表面。
带电纳米杀虫剂是通过以下方法制备得到的：
(1)亲水溶液的制备：边搅拌边将含有亲水基团的聚乙烯醇加入50℃的水中，加入完毕后继续搅拌30分钟，得到亲水溶液，备用；
(2)将带正电荷的纳米氧化锌加入带负电荷的纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散使两者充分混合，通过静电作用使纳米二氧化钛颗粒负载到纳米氧化锌的表面上，得到纳米复合材料；
(3)将步骤(2)所得纳米复合材料加入步骤(1)所得亲水溶液中浸泡5分钟，取出后脱水、干燥，即得。
步骤(1)中聚乙烯醇与水的质量比为1∶32。
步骤(2)的具体方法是：
(21)将带正电荷的纳米氧化锌按照3g/L的比例加入纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散20分钟，使得水溶胶中带负电荷的纳米二氧化钛粒子完全吸附到带正电荷的纳米氧化锌的表面；
(22)离心分离得到吸附产物，然后用无水乙醇洗涤2次，真空干燥12小时，得到纳米复合材料。
纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下：将钛酸四丁酯和螯合剂混合搅拌20分钟，然后缓慢滴加至催化剂和水的混合溶液中，静置1小时，得到纳米二氧化钛水溶胶；其中，钛酸四丁酯、螯合剂和水的摩尔比为1∶6∶93，催化剂占整个体系总重量的3.2％。螯合剂和催化剂均为乙酸。
步骤(3)中，纳米复合材料与亲水溶液的质量比为1∶8。
步骤(3)中，采用离心法进行脱水，干燥方法为自然风干。
实施例5
一种利用带电纳米材料的杀虫方法，具体方法是：向农作物喷洒带电纳米杀虫剂，利用杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫。
其中，带电纳米杀虫剂含有亲水基团(羟基)。
带电纳米杀虫剂为粉末，使用时以650倍重量的水溶解，然后喷洒于农作物表面。
带电纳米杀虫剂是通过以下方法制备得到的：
(1)亲水溶液的制备：边搅拌边将含有亲水基团的聚乙烯醇加入55℃的水中，加入完毕后继续搅拌25分钟，得到亲水溶液，备用；
(2)将带正电荷的纳米氧化锌加入带负电荷的纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散使两者充分混合，通过静电作用使纳米二氧化钛颗粒负载到纳米氧化锌的表面上，得到纳米复合材料；
(3)将步骤(2)所得纳米复合材料加入步骤(1)所得亲水溶液中浸泡5分钟，取出后脱水、干燥，即得。
步骤(1)中聚乙烯醇与水的质量比为1∶31。
步骤(2)的具体方法是：
(21)将带正电荷的纳米氧化锌按照3.5g/L的比例加入纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散18分钟，使得水溶胶中带负电荷的纳米二氧化钛粒子完全吸附到带正电荷的纳米氧化锌的表面；
(22)离心分离得到吸附产物，然后用无水乙醇洗涤3次，真空干燥10小时，得到纳米复合材料。
纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下：将钛酸四丁酯和螯合剂混合搅拌25分钟，然后缓慢滴加至催化剂和水的混合溶液中，静置1小时，得到纳米二氧化钛水溶胶；其中，钛酸四丁酯、螯合剂和水的摩尔比为1∶6∶93，催化剂占整个体系总重量的3.2％。螯合剂和催化剂均为乙酸。
步骤(3)中，纳米复合材料与亲水溶液的质量比为1∶7.5。
步骤(3)中，采用离心法进行脱水，干燥方法为自然风干。
试验例
考察实施例1～5对小菜蛾幼虫和麦圆蜘蛛成虫的杀虫效果，结果见表1。其中，带电纳米杀虫剂为粉末，使用时以650倍重量的水溶解，每亩地用量为60L，考察药后死亡率：指施用药物后一定时间后，死亡数占总测试数的百分比。
表1.杀虫效果试验结果
由表1可知，本发明的带电纳米杀虫剂施用后1天即能对小菜蛾幼虫和麦圆蜘蛛成虫均能达到较高的杀灭率，施用后2天已经基本实现全部杀灭，说明本发明的带电纳米杀虫剂具有极好的杀虫效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种利用带电纳米材料的杀虫方法，其特征在于，具体方法是：向农作物喷洒带电纳米杀虫剂，利用所述杀虫剂自身带有的电荷割破害虫虫体的磷脂双分子层，进而杀灭害虫。
2.根据权利要求1所述的杀虫方法，其特征在于，所述带电纳米杀虫剂为粉末，使用时以600～700倍重量的水溶解，然后喷洒于农作物表面。
3.根据权利要求2所述的杀虫方法，其特征在于，所述带电纳米杀虫剂是通过以下方法制备得到的：
(1)亲水溶液的制备：边搅拌边将含有亲水基团的聚乙烯醇加入50～60℃的水中，加入完毕后继续搅拌20～30分钟，得到亲水溶液，备用；
(2)将带正电荷的纳米氧化锌加入带负电荷的纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散使两者充分混合，通过静电作用使纳米二氧化钛颗粒负载到纳米氧化锌的表面上，得到纳米复合材料；
(3)将步骤(2)所得纳米复合材料加入步骤(1)所得亲水溶液中浸泡5～6分钟，取出后脱水、干燥，即得。
4.根据权利要求3所述的杀虫方法，其特征在于，步骤(1)中聚乙烯醇与水的质量比为1∶30～32。
5.根据权利要求3-4任一项所述的杀虫方法，其特征在于，步骤(2)的具体方法是：
(21)将带正电荷的纳米氧化锌按照3～4g/L的比例加入纳米二氧化钛水溶胶中，超声分散15～20分钟，使得水溶胶中带负电荷的纳米二氧化钛粒子完全吸附到带正电荷的纳米氧化锌的表面；
(22)离心分离得到吸附产物，然后用无水乙醇洗涤2～3次，干燥，得到纳米复合材料。
6.根据权利要求4-5任一项所述的杀虫方法，其特征在于，步骤(22)中，干燥的工艺条件为：真空干燥8～12小时。
7.根据权利要求3或5所述的杀虫方法，其特征在于，纳米二氧化钛水溶胶的制备方法如下：将钛酸四丁酯和螯合剂混合搅拌20～30分钟，然后缓慢滴加至催化剂和水的混合溶液中，静置1小时，得到纳米二氧化钛水溶胶；其中，钛酸四丁酯、螯合剂和水的摩尔比为1∶6∶93，催化剂占整个体系总重量的3.2％。
8.根据权利要求6-7任一项所述的杀虫方法，其特征在于，所述螯合剂和催化剂均为乙酸。
9.根据权利要求3所述的杀虫方法，其特征在于，步骤(3)中，纳米复合材料与亲水溶液的质量比为1∶7～8。
10.根据权利要求3所述的杀虫方法，其特征在于，步骤(3)中，采用离心法进行脱水，干燥方法为自然风干。
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