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石墨烯化肥环境材料。

关键词： 石墨烯溶胶石墨烯粉体

应用领域：农业

成果简介

本项目采用电化学法制备石墨烯溶胶，并通过干燥工艺制得石墨烯粉体。将溶胶或粉体与化肥复合，制备石墨烯增效复合肥应用于农作物种植,探究其在节肥增产、低碳环保方面的效果。石墨烯在肥料中的应用,是在多学科交叉的基础上进行的新探索，是一种新型增效肥料,开拓了纳米材料在农业应用方面的新领域。基于我国丰富的石墨资源，制备石墨烯材料可拓展天然石墨资源增值利用的方向,开发石墨烯作为增效肥应用在农业领域不仅可以使农作物增产，由于使用增效肥可降低传统化肥的使用量，还能够减少传统施肥带来的环境面源污染，减少温室气体的排放。 因此,本项目的开展对于低碳经济、低碳发展具有非常重要的价值和意义。 作用机理：石墨烯是一维纳米材料，具有许多常规尺寸材料不具有的特殊性能。石墨烯增效复合肥在传统肥料中经过特殊工艺添加石墨烯，利用石墨烯改性传统肥料。石墨烯增效肥施入土壤中，由于石墨烯具有良好的导电性和较大的比表面积，使增效肥具有高吸附性和缓释放性，增加植物根系吸收水分和养分的潜能，植物可以通过根系吸收石墨烯粒附着的养分，进入植物根茎、叶，缩短植物生长周期并达到增产效果。同时石墨烯肥料可以使土壤中有益噬碳微生物、小生物大量繁殖，促进土地生态循环，逐渐改善土壤状况，减少肥料施用。石墨烯增效复合肥能在光合作用下使土壤中养分增加，促进植物根系活性化，提高植物生命力。研究数据表明：1）对于花卉，节肥50%-70%，可提前10天上市；2）对于粮食作物，节肥20-30%，可增产10%-20%，根系发达，比普通肥料增长30%。石墨烯增效肥提高了肥料利用率，降低CO2排放总量，增加粮食产量，且具有生物安全性，是在多学科交叉的基础上进行的新探索，是一种新型增效肥料，开拓了石墨烯在农业应用方面的新领域。 项目阶段：该技术的推广还处于起步阶段，本项目组已经初步研究了石墨烯对红萝卜生长的影响，研究发现，施用含有石墨烯的肥料之后红萝卜增产三倍多，效果十分明显。另外还发现，石墨烯可诱导促进萝卜体内花青素的合成，使表皮花青素含量增加，颜色变紫。花青素具有抗氧化、抗衰老的功效，花青素含量的增高有助于提升红萝卜的营养价值和品质。随着施肥品种的增加，石墨烯增效复合肥技术将逐渐成熟，实现大规模推广。

经济效益与社会效益

中国用18亿亩耕地养活了13.8亿的人口，已为人类的发展和进步做出了重大的贡献。随着人口的增长，耕地和人口之间的矛盾会越来越突出。而当前中国农业的发展现状告诉我们，可耕地面积已经没有扩大的潜力，增施化肥用量，已经很难在提高农作物产量，并且还会增加CO2排放量和环境污染。而石墨烯增效复合肥的问世，将在不增加土地和肥料的前提下市粮食作物增产15%左右，基本实现中国人口增加到16亿时，可以自己养活自己。