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农用化学品的使用在促进农作物生长,提高农作物产量,提升农业生产效率等方面发挥了极其重要的作用,但由于传统的农用化学品剂型存在活性成分含量低、化学稳定性不佳、施用技术落后等问题导致农用化学品容易流失,造成了土壤和地下水污染。刺激响应性控制释放技术具有可控性强、选择性高等优点,能够实现农用化学品持续、稳定、高效的释放,并达到减少环境污染的目的。但目前刺激响应性载体,尤其是氧化还原响应性载体在农用化学品控制释放领域的研究较少,尚无较为成熟的技术与应用。本研究针对以上问题,设计并制备了纤维素基氧化还原响应性农用化学品控制释放体系,对其控制释放和同步控制重金属污染方面的应用进行了探究,具体工作如下:(1)氧化还原响应性纤维素水凝胶载体的制备及性能研究。以胱胺为交联剂交联羧甲基纤维素,制备了氧化还原响应性水凝胶载体。以预负载法和后负载法分别负载了两种农用化学品6-苯甲基腺嘌呤(6-BA)和萘乙酸(NA),包封率分别为94.6%和24.3%,载药量分别为2.85和0.73 mg/g。水凝胶具有三维网络结构,溶胀率可达1500%。通过二硫苏糖醇(DTT)控制农用化学品释放,其释放行为符合Kopcha模型,完全释放时间可被控制在125-600 min。吸附行为符合Langmuir模型,对于Hg2+和Cu2+的吸附容量分别可达38.9 mg/g和36.7 mg/g。(2)纤维素基pH、氧化还原双重响应性纳米水凝胶载体的制备及性能研究。以棕榈酰氯(PCl)为疏水侧链修饰羧甲基纤维素,然后与3,3’-二硫代双(丙酰肼)(DTP)交联,并负载了模型农用化学品水杨酸(SA),制备了 pH和氧化还原双重响应纳米水凝胶载体(SA@CNG)。SA@CNG的形貌为均匀的微球,平均直径为116 nm,在水中的溶胀率为282%,在高浓度的蔗糖溶液中也能够维持稳定的形态。SA的包封率和载药率分别可达74.5%和38.5%。在酸和谷胱甘肽(GSH)的控制下,SA能在4-12小时内释放完全,释放动力学符合扩散-溶蚀机理。在模拟土壤浸出液中,纳米凝胶对二价铜离子的去除率可达89%,吸附行为符合Langmuir模型。(3)酶、氧化还原双重响应性球形载体的制备及性能研究。以人造沸石为核,羧甲基纤维素为外壳,通过环糊精-二茂铁(CD-Fc)包合物为连接,制备了一种新型的氧化还原和酶双响应性球型载体,并负载了模型药物水杨酸(SA@CCZ)。载体的平均粒径为1.78 μm,比表面积为36.401 m2/g,SA的包封率和载药量分别为63.8%和27.7%。在过氧化氢和纤维素酶作用下SA的最大累积释放量分别能够达到85.2%和80.4%,释放持续时间能够被控制在4-12小时,释放动力学符合扩散-溶蚀机理。综上所诉,本论文构建的纤维素基氧化还原响应性控制释放体系能够实现农用化学品的精确可控释放,提高了农用化学品的利用效率,并能够有效降低土壤中Hg2+和Cu2+的浓度。阐明了氧化还原响应性载体及多重响应性载体的响应性机理和载体对重金属离子的吸附机理。研究成果对氧化还原响应性材料在农用化学品控制释放和重金属离子污染控制领域的研究有重要的理论意义。