一种黄铁矿FeS2生物刺激素及其制备方法

摘要

本发明公开了一种黄铁矿FeS2生物刺激素及其制备方法，将亚铁盐、多硫酸盐、纳米导热剂、磁化水混合搅拌均匀后以氢氧化钠调节溶液pH值到9~14，pH值调节完后，将混合物溶液倒入不锈钢高压反应釜中反应，控制反应温度100~160℃，反应1~6h后，待反应釜自然冷却至室温后，将反应产物依次采用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤数次后，将产物放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，冷却至室温后即可得到FeS2产物。本发明具有制备方法简单、产品转化率高，生产成本低，操作方便，能够快速地制备出高品质的黄铁矿FeS2生物刺激素产品，适合于黄铁矿FeS2生物刺激素工业化大规模生产。

说明书

技术领域

本发明属于化工产品生物刺激素的一种制备方法，尤其涉及一种黄铁矿FeS₂生物刺激素及其制备技术。

背景技术

黄铁矿 (FeS₂)>2处理农作物种子的时候，由于其能诱发形成过氧化物，可以激发作物的生长。当使用FeS₂>

传统水热合成的黄铁矿，一般都是高温高压条件下进行，对设备及人员安全都有一定的要求，同时，由于是非均相条件，黄铁矿FeS₂转换率不高，一般只有50%左右。本发明基于现有技术的不足，对传统水热合成的黄铁矿工艺进行改进，通过本发明，可以得到了转化率80%以上的黄铁矿FeS₂优质产品。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种操作条件相对温和、安全性好、反应转化率高的黄铁矿FeS₂生物刺激素及其制备方法。

为了达到上述目的本发明采用了以下技术方案：

一种黄铁矿FeS₂生物刺激素的制备方法包括以下步骤：

（1）首先将亚铁盐与多硫酸盐加入磁化水中混合搅拌均匀后，再加入纳米导热剂，然后用氢氧化钠调节pH=9~14，得混合溶液；

（2）将经步骤1的混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，加热反应；

（3）将经步骤2反应后的产物依次采用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中干燥，然后冷却至室温后即得FeS₂生物刺激素。

进一步的，所述亚铁盐选自硫酸亚铁、硫化亚铁、草酸亚铁盐、硝酸亚铁、铁氰化亚铁、氯化亚铁中一种或几种。

进一步的，所述多硫酸盐选自多硫酸钠、多硫酸钾中一种或几种。

进一步的，所述磁化水为水经过磁化机3500~4500mT场强下，磁化15~18秒得到。

进一步的，所述步骤1中所述磁化水的用量为硫代硫酸盐与亚铁盐总质量的5-10倍，其中亚铁盐：硫代硫酸盐摩尔比为1:(1~10)。

进一步的，所述纳米导热剂加入量为亚铁盐与硫代硫酸盐总质量的1wt‰~5wt‰。

进一步的，所述纳米导热剂为碳纳米管、铜纳米粒。

进一步的，所述步骤2中加热反应条件为：反应温度100~160℃、反应时间1~6h。

进一步的，所述步骤2中真空干燥条件为：105℃温度下干燥4小时。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1、本发明选择了碳纳米管、铜纳米粒等纳米导热剂参与亚铁盐化合物与多硫酸盐化合物的水热合成反应，由于纳米导热剂其具有激发水热反应过程热流能量的作用，可以有效的提供水热合成所需的反应热，从而有利于提高黄铁矿FeS₂的反应转化率，同时由于其加入量少，对黄铁矿FeS₂的生产成本影响不大，适宜于工业大规模扩大生产。

2、磁化水具有较低的表面张力，相对于普通去离子水，对亚铁盐化合物与多硫酸盐化合物具有更好的溶解能力，有利于消除常规水热合成非均相反应的影响，从而促进亚铁盐化合物与多硫酸盐化合物的反应更好的进行，提高目标产物的转化率。

3、本发明由于使用了碳纳米管、铜纳米粒等作为导热剂，由于其具有激发水热反应过程热流能量的作用，对反应釜高温高压要求更低，因此，具有操作条件相对温和，安全性好等特点。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制。该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

黄铁矿FeS₂生物刺激素的制备：

首先将1.5g硫酸亚铁、6.23g硫代硫酸钠Na₂S₂O₃、占硫酸亚铁与硫代硫酸钠Na₂S₂O₃总质量的3wt‰的碳纳米管加入77.3g磁化水（经过磁化机3500~4500mT场强下，磁化15~18秒得到）中搅拌均匀，得到三者的混合溶液，用氢氧化钠调节pH=11，再将混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，120℃加热反应3h得到黄铁矿FeS₂粗制产品。然后将得到的粗制产品依次用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，最后冷却至室温后即可得到本发明FeS₂生物刺激素目标产品，测得FeS₂转化率82.2%。

对比例1a：

首先将1.5g硫酸亚铁、6.23g硫代硫酸钠Na₂S₂O₃加入77.3g去离子水中搅拌均匀，得到混合溶液，用氢氧化钠调节pH=11，再将混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，120℃加热反应3h得到黄铁矿FeS₂粗制产品。然后将得到的粗制产品依次用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，最后冷却至室温后即可得到FeS₂生物刺激素，测得FeS₂转化率45.17%。

对比例1b：

首先将1.5g硫酸亚铁、6.23g硫代硫酸钠Na₂S₂O₃加入77.3g磁化水（经过磁化机3500~4500mT场强下，磁化15~18秒得到）中搅拌均匀，得到混合溶液，用氢氧化钠调节pH=11，再将混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，120℃加热反应3h得到黄铁矿FeS₂粗制产品。然后将得到的粗制产品依次用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，最后冷却至室温后即可得到FeS₂生物刺激素，测得FeS₂转化率51.23%。

结论：

对比例1a相比于实施例1用去离子水取代了磁化水，并且不添加碳纳米管，最终得到的FeS2转化率仅为45.17%。

对比例1b在对比例1a的基础上增加了磁化水，最终得到的FeS₂转化率比对比例1a稍高，为51.23%，可见由于磁化水的低表面张力作用，硫酸亚铁、硫代硫酸钠Na₂S₂O₃在反应釜的高温条件下，溶解度更好，从而能在一定程度上有利于FeS₂转换，提高FeS₂转化率。

实施例1在磁化水条件下加入了碳纳米管，其FeS₂转化率上升到82.2%，由此可见，本发明的效果优于对比例1a和1b，说明本发明中的磁化水和碳纳米管发挥了协同增效作用，获得了更为理想的FeS₂转化率。

实施例2

黄铁矿FeS₂生物刺激素的制备：

首先将1.6g硫化亚铁、2.7g硫代硫酸钾K₂S₂O₃、占硫化亚铁与硫代硫酸钾K₂S₂O₃总质量的1wt‰的碳纳米管加入43g磁化水（经过磁化机3500~4500mT场强下，磁化15~18秒得到）中搅拌均匀，得到三者的混合溶液，用氢氧化钠调节pH=10，将混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，160℃加热反应4h得到黄铁矿FeS₂粗制产品。然后将得到的粗制产品依次用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，最后冷却至室温后即可得到本发明FeS₂生物刺激素目标产品，FeS₂转化率81.7%。

对比例2a

首先将1.6g硫化亚铁、2.7g硫代硫酸钾K₂S₂O₃加入43g去离子水中搅拌均匀，得到混合溶液，用氢氧化钠调节pH=10，将混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，160℃加热反应4h得到黄铁矿FeS₂粗制产品。然后将得到的粗制产品依次用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，最后冷却至室温后即可得到FeS₂生物刺激素，FeS₂转化率50.86%。

对比例2b

首先将1.6g硫化亚铁、2.7g硫代硫酸钾K₂S₂O₃加入43g磁化水（经过磁化机3500~4500mT场强下，磁化15~18秒得到）中搅拌均匀，得到混合溶液，用氢氧化钠调节pH=10，将混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，160℃加热反应4h得到黄铁矿FeS₂粗制产品。然后将得到的粗制产品依次用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，最后冷却至室温后即可得到FeS₂生物刺激素，FeS₂转化率54.21%。

结论：

对比例2a相比于实施例2用去离子水取代了磁化水，并且不添加碳纳米管，最终得到的FeS₂转化率仅为50.86%。

对比例2b在对比例2a的基础上增加了磁化水，最终得到的FeS₂转化率比对比例2a稍高，为54.21%，可见由于磁化水的低表面张力作用，硫化亚铁、硫代硫酸钾K₂S₂O₃在反应釜的高温条件下，溶解度更好，从而能在一定程度上有利于FeS₂转换，提高FeS2转化率。

实施例2在磁化水条件下加入了碳纳米管，其FeS₂转化率上升到81.7%，由此可见，本发明的效果优于对比例2a和2b，说明本发明中的磁化水和碳纳米管发挥了协同增效作用，获得了更为理想的FeS₂转化率。

实施例3

黄铁矿FeS₂生物刺激素的制备：

首先将1.8g硫化亚铁、3.4g硫代硫酸钾K₂S₂O₃，占硫化亚铁与硫代硫酸钾K₂S₂O₃总质量的2.6wt‰的铜纳米粒加入52g磁化水（经过磁化机3500~4500mT场强下，磁化15~18秒得到）中搅拌均匀，得到三者的混合溶液，用氢氧化钠调节pH=12，将混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，130℃加热反应3h得到黄铁矿FeS₂粗制产品。然后将得到的粗制产品依次用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，最后冷却至室温后即可得到本发明FeS₂生物刺激素目标产品，FeS₂转化率84.6%。

对比例3a

首先将1.8g硫化亚铁、3.4g硫代硫酸钾K₂S₂O₃加入52g去离子水中搅拌均匀，得到混合溶液，用氢氧化钠调节pH=12，将混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，130℃加热反应3h得到黄铁矿FeS₂粗制产品。然后将得到的粗制产品依次用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，最后冷却至室温后即可得到FeS₂生物刺激素，FeS₂转化率48.63%。

对比例3b

首先将1.8g硫化亚铁、3.4g硫代硫酸钾K₂S₂O₃加入52g去磁化水（经过磁化机3500~4500mT场强下，磁化15~18秒得到）中搅拌均匀，得到混合溶液，用氢氧化钠调节pH=12，将混合溶液倒入不锈钢高压反应釜中，130℃加热反应3h得到黄铁矿FeS₂粗制产品。然后将得到的粗制产品依次用去离子水、稀硫酸、二硫化碳、无水乙醇洗涤后，放到真空干燥箱中105℃温度下干燥4小时，最后冷却至室温后即可得到FeS₂生物刺激素，FeS₂转化率52.34%。

结论：

对比例3a相比于实施例3用去离子水取代了磁化水，并且不添加碳纳米管，最终得到的FeS₂转化率仅为48.63%。

对比例3b在对比例3a的基础上增加了磁化水，最终得到的FeS₂转化率比对比例3a稍高，为52.34%，可见由于磁化水的低表面张力作用，硫化亚铁、硫代硫酸钾K₂S₂O₃在反应釜的高温条件下，溶解度更好，从而能在一定程度上有利于FeS₂转换，提高FeS2转化率。

实施例3在磁化水条件下加入了铜纳米粒，其FeS₂转化率上升到84.6%，由此可见，本发明的效果优于对比例3a和3b，说明本发明中的磁化水和铜纳米粒发挥了协同增效作用，获得了更为理想的FeS₂转化率。