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小分子有机酸改性尿素的多谱学分子结构表征

文献类型： 中文期刊

作者： 张英强;张水勤;王立艳;袁亮;李燕婷;熊启中;林治安;赵秉强

作者机构：

关键词： 尿素; 小分子有机酸; 分子结构; 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

期刊名称：光谱学与光谱分析

ISSN： 1000-0593

年卷期： 2021 年 41.0 卷 10.0 期

页码：

收录情况： JCR（2021版） ; EI（2021版） ; 北大核心（2020版） ; CSCD（2020-2021年度） ; 科技核心（2020版）

摘要： 尿素是我国主要的氮肥品种,但其活性高,在土壤中水解后极易通过挥发和淋洗损失,利用率低,造成养分资源浪费并污染环境。使用有机酸对尿素进行改性可以延缓尿素分解,提高尿素利用率,但有机酸与尿素的结合方式及其增效机理尚不明确。研究中选取柠檬酸和水杨酸两种小分子有机酸作为添加剂,分别加入到熔融尿素中,获得柠檬酸尿素与水杨酸尿素。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析材料的化学结构,利用液相色谱-质谱联用（LC-MS）研究材料的物质组成及相对分子质量,尝试通过以上多谱学的分析方法,明晰两种有机酸与尿素的结合方式。结果表明,柠檬酸和水杨酸与尿素结合后,FTIR在3 348 cm-1处产生了加强的伯胺振动峰,推测小分子有机酸与尿素在伯胺处发生了反应。XPS C（1s）和N（1s）图谱分别出现新的碳结构（—CX）和新的氮结构（—NX）,降低了柠檬酸/水杨酸中原有羧基碳结构和尿素中酰胺基氮结构的相对含量,O（1s）图谱出现C—OH化学键断裂,表明,柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基相互作用生成了新的物质。LC-MS分析发现柠檬酸尿素/水杨酸尿素中的新物质可能是柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基发生脱水反应,生成含有O=C=NH=C（O）=NH2结构的物质。因此,利用光谱分析等手段明晰了有机酸与尿素的结合方式与结合产物特征,为有机高分子与尿素反应机理的研究提供了理论依据,为后续高效肥料增效剂的筛选提供了方向。

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