葡萄糖改性尿素的反应特征及其对尿素转化率的影响

摘要：

[目的]利用葡萄糖对尿素改性可延缓尿素水解,提高尿素氮肥利用率.从葡萄糖与尿素的反应特征、产物结构方面,研究其作用机理及葡萄糖添加量对尿素分解的影响.[方法]将葡萄糖按10％的比例加入到熔融尿素中获得葡萄糖改性尿素,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和液相色谱–质谱联用(LC-MS)分析葡萄糖改性尿素的化学结构、物质组成和相对分子质量.将葡萄糖按照0.2％、0.5％和1.0％的比例添加到熔融尿素中制备出3种比例的葡萄糖改性尿素,在3个样品分别加入脲酶溶液(1?U/mg),于(25±2)℃恒温箱中培养30?min后,用比色法测定剩余尿素的含量,计算尿素的分解率.[结果]1)葡萄糖与尿素反应后,FTIR位于1599?cm?1处伯酰胺NH2变角振动消失,3441?cm?1处伯胺NH2反对称伸缩振动强度减弱,推测葡萄糖与尿素胺基发生反应,XPS?C?1s和N?1s图谱分别出现未知形态的碳结构(―CX)和氮结构(―NX),醛基碳(―CHO)消失,O?1s图谱发现醛基的C=O化学键发生断裂,证明葡萄糖的醛基与尿素的胺基反应生成了新的产物.依据LC-MS分析,葡萄糖中的醛基与尿素的胺基发生亲核加成反应,生成了含有C=N结构的物质.2)与普通尿素的分解率(20.16％)相比,添加0.2％、0.5％和1.0％比例的葡萄糖改性尿素的转化率分别为15.5％、3.3％、11.0％,其中葡萄糖添加比例为0.5％的改性尿素处理降幅高达16.9个百分点.[结论]尿素熔融条件下加入葡萄糖,葡萄糖的C=O化学键断裂,碳原子与尿素中的氮原子结合形成C=N键.C=N键结构的存在延缓了尿素的水解,进而显著降低了脲酶对其分解率.葡萄糖添加量对葡萄糖改性尿素的分解率影响显著,以葡萄糖添加比例为0.5％的处理效果最佳.

关键词：尿素;葡萄糖;化学结构;傅里叶变换红外光谱;X射线光电子能谱;液相色谱-质谱联用;尿素分解率

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资助基金：国家重点研发计划2016YFD0200403

在线出版日期：2022-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：325-333