机械化学球磨对nHA-AC复合材料理化性质及尿素缓释性能的影响研究

《BMC Chemistry》：Development of slow-release urea material based on nanohydroxyapatite and activated carbon composite via ball milling synthesis

　　

摘要

背景

尿素肥料是农业中主要的氮源，但其常规使用往往导致大量氮素通过淋溶和挥发而损失。为解决这一问题，需要一种缓释肥料系统来调节养分的释放。纳米羟基磷灰石（nHA）是一种生物相容性无机材料，能够结合养分；而活性炭（AC）具有高比表面积和多孔性，支持尿素的控制性释放。本研究探讨了机械化学球磨对一种此前开发的用于缓释尿素应用的nHA-AC复合材料的影响。

结果

通过改变球磨转速（100、150和200 rpm）并球磨30分钟来合成复合材料，以研究转速对复合材料性能的影响。随后将最优球磨转速应用于不同球磨时间（10、20和30分钟）的研究中。对所得复合材料进行了表征，并评估了尿素的吸附和释放性能。以200 rpm球磨10分钟合成的复合材料表现出较高的比表面积（148.94 m²/g）、最负的Zeta电位（-38.0 mV）、最高的吸附容量（Qt = 0.8932 g尿素/g复合材料），以及在所评估的复合材料中观察到的最慢的尿素释放速率（399.7 μg尿素/min，对应240分钟内释放10.7%）。

结论

本研究探讨了机械化学球磨条件对nHA-AC复合材料理化性质、尿素吸附和释放行为的影响。与此前报道的由相同前驱体制备的未经球磨的nHA-AC复合材料进行比较，提供了球磨后吸附性能得到改善的背景证据；然而，由于未球磨材料并未在本研究中平行评估，因此该比较并不构成直接的实验对照。以200 rpm球磨10分钟制备的复合材料在所评估的复合材料中表现出最佳的尿素吸附和释放特性，支持其作为缓释肥料应用载体的进一步研究潜力。