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石墨烯化肥環境材料。

關鍵詞： 石墨烯溶膠石墨烯粉體

應用領域：農業

成果簡介

本項目採用電化學法製備石墨烯溶膠，並通過乾燥工藝製得石墨烯粉體。將溶膠或粉體與化肥複合，製備石墨烯增效複合肥應用於農作物種植,探究其在節肥增產、低碳環保方面的效果。石墨烯在肥料中的應用,是在多學科交叉的基礎上進行的新探索，是一種新型增效肥料,開拓了納米材料在農業應用方面的新領域。基於我國豐富的石墨資源，製備石墨烯材料可拓展天然石墨資源增值利用的方向,開發石墨烯作為增效肥應用在農業領域不僅可以使農作物增產，由於使用增效肥可降低傳統化肥的使用量，還能夠減少傳統施肥帶來的環境面源污染，減少溫室氣體的排放。 因此,本項目的開展對於低碳經濟、低碳發展具有非常重要的價值和意義。 作用機理：石墨烯是一維納米材料，具有許多常規尺寸材料不具有的特殊性能。石墨烯增效複合肥在傳統肥料中經過特殊工藝添加石墨烯，利用石墨烯改性傳統肥料。石墨烯增效肥施入土壤中，由於石墨烯具有良好的導電性和較大的比表面積，使增效肥具有高吸附性和緩釋放性，增加植物根系吸收水分和養分的潛能，植物可以通過根系吸收石墨烯粒附着的養分，進入植物根莖、葉，縮短植物生長周期並達到增產效果。同時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，促進土地生態循環，逐漸改善土壤狀況，減少肥料施用。石墨烯增效複合肥能在光合作用下使土壤中養分增加，促進植物根系活性化，提高植物生命力。研究數據表明：1）對於花卉，節肥50%-70%，可提前10天上市；2）對於糧食作物，節肥20-30%，可增產10%-20%，根系發達，比普通肥料增長30%。石墨烯增效肥提高了肥料利用率，降低CO2排放總量，增加糧食產量，且具有生物安全性，是在多學科交叉的基礎上進行的新探索，是一種新型增效肥料，開拓了石墨烯在農業應用方面的新領域。 項目階段：該技術的推廣還處於起步階段，本項目組已經初步研究了石墨烯對紅蘿蔔生長的影響，研究發現，施用含有石墨烯的肥料之後紅蘿蔔增產三倍多，效果十分明顯。另外還發現，石墨烯可誘導促進蘿蔔體內花青素的合成，使表皮花青素含量增加，顏色變紫。花青素具有抗氧化、抗衰老的功效，花青素含量的增高有助於提升紅蘿蔔的營養價值和品質。隨着施肥品種的增加，石墨烯增效複合肥技術將逐漸成熟，實現大規模推廣。

經濟效益與社會效益

中國用18億畝耕地養活了13.8億的人口，已為人類的發展和進步做出了重大的貢獻。隨着人口的增長，耕地和人口之間的矛盾會越來越突出。而當前中國農業的發展現狀告訴我們，可耕地面積已經沒有擴大的潛力，增施化肥用量，已經很難在提高農作物產量，並且還會增加CO2排放量和環境污染。而石墨烯增效複合肥的問世，將在不增加土地和肥料的前提下市糧食作物增產15%左右，基本實現中國人口增加到16億時，可以自己養活自己。