农药对农业生产力至关重要，但其过度使用会导致严重的土壤和水体污染。传统农药制剂因活性成分降解迅速，常需频繁施用，造成资源浪费。控释系统，尤其是微胶囊化技术，被认为是提高农药利用效率和降低环境风险的有效途径。然而，传统微胶囊制备方法往往依赖有毒溶剂或复杂的后负载过程，这不仅增加了生态风险，还推高了生产成本。

近期，河北地质大学联合华北理工大学研究团队成功开发出一种不含有毒溶剂的绿色一步法，用于制备二氧化硅微胶囊。该方法以农药甲基嘧啶磷（PM）与正硅酸乙酯（TEOS）为油相，通过界面催化缩聚实现农药原位封装与硅壳同步构筑。所制备的微胶囊载药量高达62.18%、包封率超92%，55℃高温储存15天农药损失率不足10%，且可持续释放16天，为农药减量增效与环境污染控制提供了创新解决方案。相关研究以“One-step green synthesis of silica microcapsules with high pesticide loading for sustained-release”为题目，发表在期刊《Journal of Environmental Chemical Engineering》上。

本文要点：

1、本研究提出了一种一步绿色合成方法，无需有毒溶剂即可生成负载农药甲基嘧啶磷（PM，这是一种广泛使用的有机磷农药）的二氧化硅微胶囊。

2、以正硅酸乙酯（TEOS）和PM为油相，在O/W乳液体系中，通过盐酸在油水界面催化TEOS的水解与缩聚反应，原位形成二氧化硅壳包封农药。

3、优化NaF浓度与芯壁比（PM:TEOS）表明：NaF可调控微胶囊形貌与粒径，0.2 g时获得球形完整、平均粒径18 μm的微胶囊；芯壁比提升可提高载药量（PL）至62.18%，包封率（EE）达92.17%；微胶囊热稳定性显著增强，55℃储存15天后PM降解率<10%；缓释周期达16天，释放动力学符合浓度差扩散机制。

4、这种绿色合成方法代表了农药输送系统的重大进步，为可持续农业提供了一种可扩展的环保解决方案，降低了环境和健康风险。

图1.PM负载二氧化硅微胶囊的制备及其应用。

图2.PM微胶囊的制备过程示意图。

图3.（a）二氧化硅颗粒、（b）PM和（c）PM微胶囊的傅里叶变换红外光谱。

图4.添加不同量NaF制备的微胶囊的扫描电子显微镜图像：（a）S1，0.1 g；（b）S2，0.2 g；（c）S3，0.3 g；（d）S4，0.4 g。

图5.微胶囊精细结构的SEM图像：（a）S1和（b）S2。

图6.添加不同量NaF制备的微胶囊的粒径：（a）S1，0.1 g；（b）S2，0.2 g；（c）S3，0.3 g；（d）S4，0.4 g。

图7.添加不同量NaF制备的微胶囊的载药量（PL）和包封率（EE）。

图8.不同芯壁比（PM:TEOS）制备的二氧化硅微胶囊的SEM图像：（a）Z1，6:30；（b）S2，9:30；（c）Z2，12:30；（d）Z3，15:30；（e）Z4，18:30。

图9.不同芯壁比制备的微胶囊的PL和EE。

图10.不同芯壁比制备的微胶囊的释放曲线。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.117235