1 核心提示石墨烯材料介绍

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,是新型炭素纳米材料。石墨烯独特而完美的结构使它具有优异的电学、力学、热学和光学等特性,高比表面积为2600m2g-1;具有100倍于硅的超高载流子迁移率;具有非常良好的光学特性,在较宽波长范围内吸收率约为2.3%,看上去几乎是透明的;具有非常好的热传导性能,导热率达5000Wm-1K-1,是目前为止导热系数最高的碳材料;是已知强度最高的材料之一,同时还具有很好的韧性,且可以弯曲,石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa。

石墨烯在复合材料、储能、光电器件、涂料化工等领域的应用前景被广泛看好,被认为是一种未来革命性的材料。

随着石墨烯材料的研发和应用规模不断扩大,关注石墨烯等炭素材料对植物生长的影响,逐渐成为新的研究热点。

2 核心提示国内外研究发展情况(一)

国外研究表明:石墨烯可促进某些植物种子萌发、根和茎的生长,并促进生物量的增加。石墨烯对植物生长的影响受植物种类、石墨烯浓度等多种因素影响。石墨烯可与传统肥料复合制备成缓释肥,减少肥料损失,提高利用率。

在国内,刘健等最早于2007年将纳米炭(5—50nm)添加到肥料中,制成纳米增效肥。在大豆、玉米、萝卜、白菜、甘蓝、茄子等十余种作物上进行试验,发现能促进作物生长,增产20~40%,并能提高品质。王小燕、李淑敏等学者通过田间试验证实,石墨烯等纳米炭材料与传统肥料配施可促进玉米、小麦、水稻等作物增产,并提高农田化肥利用率,起到节肥增效的作用。朱宏伟、张宝珠等学者在花卉上进行了实验,表明石墨烯可促进玫瑰切花花期延长,促进火鹤等花卉生长。王秀平等发明了氧化石墨烯基与含苯基杀菌剂的复配杀菌剂,可用于防治蔬菜霜霉病、灰霉病、枯萎病,农作物玉米大小斑病和果树轮纹斑病等。

目前,石墨烯等碳纳米材料对木本植物的影响研究报道很少,渠慎春等通过组培实验发现,0.1mg/L的氧化石墨烯对苹果的不定根形成有积极影响。研究还发现,石墨烯处理增加了苹果根系抗氧化酶的活性,并上调了某些激素基因、根生长和发育基因的转录水平。王国栋等通过盆栽实验发现,尿素配施纳米碳可改善土壤理化性状,有效吸附土壤中的氮素,显著降低氮素损失率,显著提高植株氮素利用率和土壤氮素残留率,促进桃树须根系的生长和植株形态建成。

3 核心提示国内外研究发展情况(二)

大同大学前期研究发现,石墨烯可促进油麦菜和香菜根系生长、生物量增加,可显著促进红豆种子发芽,可促进小麦和烟草根茎生长,可促进萝卜产量增加,表皮花青素含量增多。适量的石墨烯可促进番茄幼苗和成年植株根系生长,可促进番茄芽/茎的横截面积增加,可促进番茄根部线粒体增加,提高植株ATP能量水平。

(原标题:能源革命对外开放百家论坛之一三三)

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