Polymer(Korea) (폴리머)

The Polymer Society of Korea (한국고분자학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Acrylic Polymer Composition Suitable for Ion Delivery and Selective Detection of Proton, and Hydroxyl and Cu(II) Ions

이온 이동에 적합한 아크릴고분자 박막의 조성과 수소이온, 수산화이온, 구리이온의 선택적 검출

  • Lee, Dahye (Department of Chemistry Education, Pusan National University) ;
  • Woo, Heejung (Department of Chemistry Education, Pusan National University) ;
  • Do, Jung Yun (Department of Chemistry Education, Pusan National University)
  • 이다혜 (부산대학교 화학교육과) ;
  • 우희정 (부산대학교 화학교육과) ;
  • 도정윤 (부산대학교 화학교육과)
  • Received : 2014.05.08
  • Accepted : 2014.06.16
  • Published : 2014.11.25
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Ion diffusion and chemical binding to acrylic polymer were investigated in a solid film. The composition of acrylic monomers containing amino group and carboxylic acid was adjusted for rapid ion migration in the film. p-Methylred (PMR) and phenolphthalein derivatives were optically sensitive to the concentration of proton and hydroxyl anion, respectively and verified the ion migration through the film layers. A rapid proton migration was observed in the film of a high amino content. On the other hand, $OH^-$ migration occurred rapidly in a high content of carboxylic acid group. The proton migration occurred through the internal layer as well as surface layer of a film and was reversible during 50 repetition examination. Copper(II) ion migration was examined with a Rhodamine-containing polymer film. The light absorption and emission spectra of a Rhodamine-Cu complex showed the key contribution of carboxylic acid group to the Cu(II) migration in a film.

광경화 아크릴고분자 필름에서 이온이동에 관한 연구를 하였다. 고분자에 결합된 아민기와 카르복실산 작용기의 함량을 조절하여 수소이온과 수산화이온의 이동에 적합한 필름을 제조하였다. 수소이온 이동 검출을 위해 p-methylred(PMR) 유도체를 사용하였고 수산화이온 검출을 위해 페놀프탈레인 유도체를 합성하여 각각 고분자에 도입하였다. 수소이온의 이동은 아민기의 함량이 많을수록 빠르게 진행되었고 수산화이온은 카르복실산의 함량이 높을수록 빠르게 이동하였다. 수소이온 이동은 필름표면과 내부로 빠르게 진행하였고 PMR 포함 필름의 흡수스펙트럼을 통해 관찰되었다. 산 용액에 감응하는 필름을 사용하여 색상변화의 가역성을 관찰하였고 연속 50회를 실시하는 동안 정확히 재현되었다. 구리(II) 이온은 카르복실산 작용기의 함량이 높은 필름에서 빠르게 이동하였다. 로다민이 도입된 필름에서 구리이온의 배위로 로다민의 고리열림 반응이 진행되었고 광흡수 및 발광특성 측정을 통해 구리이온의 이동을 추적하였다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 부산대학교

References

  1. Y. Liu, S. Liu, J. Lin, D. Wang, V. Jain, R. Montazami, J. R. Heflin, J. Li, L. Madsen, and Q. M. Zhang, Appl. Phy. Lett., 96, 223503 (2010). https://doi.org/10.1063/1.3432664
  2. Y. Bahramzadeh and M. Shahinpoor, Soft Robotics, 1, 38 (2014). https://doi.org/10.1089/soro.2013.0006
  3. O. Knopfmacher, M. L. Hammock, A. L. Appleton, G. Schwartz, J. Mei, T. Lei, J. Pei, and Z. Bao, Nat. Commun., 5, 2954 (2014).
  4. S. Koneshan, J. C. Rasaiah, R. M. Lynden-Bell, and S. H. Lee, J. Phys. Chem. B, 102, 4193 (1998). https://doi.org/10.1021/jp980642x
  5. Y. Yang, A. J. Mijalis, H. Fu, C. Agosto, K. J. Tan, D. Batteas, and D. E. Bergbreiter, J. Am. Chem. Soc., 134, 7378 (2012). https://doi.org/10.1021/ja211315e
  6. H. S. Yim, C. E. Kibbey, S. C. Ma, D. M. Kliza, D. Liu, S. B. Park, C. E. Torre, and M. E. Meyerhoff, Biosens. Bioelectron., 8, 1 (1993). https://doi.org/10.1016/0956-5663(93)80041-M
  7. P. Kurzweil, Sensors, 9, 4955 (2009). https://doi.org/10.3390/s90604955
  8. E. Quartarone, P. Mustarelli, and A. Magistris, Solid State Ionics, 110, 1 (1998). https://doi.org/10.1016/S0167-2738(98)00114-3
  9. X. Zhang, Y. Guan, and Y. Zhang, Biomacromolecules, 13, 92 (2012). https://doi.org/10.1021/bm2012696
  10. S. Jurmanovic, S. Kordic, M. D. Steinberg, and I. M. Steinberg, Thin Solid Films, 518, 2234 (2010). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2009.07.158
  11. C. Fleischmann, J. Cheng, M. Tabatabai, and H. Ritter, Macromolecules, 45, 5343 (2012). https://doi.org/10.1021/ma300670x
  12. B. Jang, S. Y. Kim, and J. Y. Do, Dyes Pigm., 94, 217 (2012). https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2012.01.012
  13. X. Zhang, Y. Shiraishi, and T. Hirai, Org. Lett., 9, 5039 (2007). https://doi.org/10.1021/ol7022714
  14. K. Ghosh, T. Sarkar, and A. Majumdar, Tetrahedron Lett., 54, 6464 (2013). https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2013.09.062