腐植酸增值尿素的多谱学分子结构表征

尿素生产过程中加入腐植酸生产腐植酸增值尿素,可以有效延缓尿素水解,提高作物产量与氮肥利用效率,然而在此过程中腐植酸(HA)与尿素(U)主要发生什么反应还未见报道。利用风化煤源HA生产含腐植酸5%,10%及20%的腐植酸增值尿素(HAU5,HAU10及HAU20),采集并分析了HAU5,HAU10,HAU20及U的红外谱图及其二阶导数谱图,用XPS与O(1s)NEXAFS分别对HAU20,HA及U进行表征;通过无水乙醇溶解HAU20的方式去除了HAU20中的尿素,并利用FTIR与XPS对醇不溶物(UHA)进行表征。结果表明:(1)FTIR原谱图及二阶导数谱图表明,腐植酸增值尿素伯胺C—N振动强度低于普通尿素,且振动强度随着HA添加量的提高而降低,XPS N(1s)与O(1s)NEXAFS检测到HAU20中分别存在较多仲胺氮与非羰基氧,且FTIR发现UHA酰胺特征明显,表明腐植酸增值尿素制备过程中HA与U发生了反应。(2)XPS C(1s)表明,HAU20与UHA羧基碳比例少于HA,FTIR结果表明,UHA中不存在HA中检测到的羧酸C—O—H面内弯曲振动,羧基CO伸缩振动位置发生偏移且伯胺氮特征明显,表明腐植酸的羧基参与了HA与U的反应,且反应方式为腐植酸羧基C—OH化学键断裂,与尿素胺基结合,脱水形成R—CO—NH—CO—NH。因此,采用光谱分析明晰了腐植酸增值尿素制备过程中,腐植酸与尿素的主要反应方式,这将为腐植酸增效尿素机理揭示以及增值尿素研制提供基础资料。