TWI607972B - 金屬離子感測化合物、包含其之多重感測共聚物及其纖維 - Google Patents

金屬離子感測化合物、包含其之多重感測共聚物及其纖維 Download PDF

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金屬離子感測化合物、包含其之多重感測共聚物及其纖維
本發明係關於一種具金屬離子感測化合物、包含其之多重感測共聚物及其纖維，其可檢測金屬離子及感測環境，並用於工業廢水處理及環境檢測領域以及生物醫學檢測。
目前，含有螢光感測物質(fluorescent probe)之金屬感測應用於分離膜領域已逐漸被重視，特別係對於環境檢測(許多含有毒物質之金屬離子水資源需要被純化，如Hg2+、Cu2+)；亦或生物化學領域(調控細胞運作機制的金屬離子，如Zn2+與K+等)，例如對生物有明顯毒性的金屬元素或類金屬元素，如汞、鎘、鉛、鉻、鋅、銅、鈷、鎳、錫、砷等。由於此類污染物不易被微生物降解，因此如何偵測環境、或過濾水處理系統中所殘留的重金屬離子，已逐漸被重視。雖然含有螢光感測物質(fluorescent probe)之金屬感測應用於近幾年已逐漸被開發，但卻幾乎皆著墨於純溶液系統，其得將合成之感測基團溶於待檢測液中以測定金屬感測效率，造成實用上可行性受到限縮，例如，由廢水處理角度而言，溶液態吸附金屬離子並不合適於工業廢水處理程序，具有純化之高困難度，因此利用固態感測或分離概念為解決上述問題的可行之道。
另一方面，靜電紡絲奈米纖維膜係一種具有高的比表面積與孔隙度之分離膜，適合用於作為氣體、液體、金屬離子或是生物蛋白質體的過濾分離膜。而靜電紡絲技術(Electrospinning technique,ES)是一種能夠輕易將高分子製備成奈米纖維的技術，此方法製程簡單，使用之溫度以及成本低，可以製備出管徑均一性高、長度長、直徑小(10至1000nm)、比表面積高的各種多功能性高分子奈米纖維，可應用於各種領域中，亦即，相當適合於發光感測元件應用(感測pH值、溫度、揮發性氣體、質體DNA、金屬離子等)。
然而，過去針對螢光性高分子感測金屬離子的奈米纖維研究並不多。Samuelson等人製備側鏈含有發光可感測金屬之芘(pyrene)官能基團材料之靜電紡絲奈米纖維，當金屬離子Fe3+(quencher)增加時，會產生螢光熄滅，或是當偵測水中細胞色素蛋白(cyt c)，會隨著欲偵測的物質濃度增加，螢光強度降低。已有習知技術利用自由基共聚合法合成Poly(MMA-co-NAAP)，製備成靜電紡絲奈米纖維後，利用NAAP可以螯合住Cu2+，使得放光顏色產生藍位移(最大放光波長自487nm到460nm)；交大孟心飛教授團隊，將可偵測Zn2+的TPN-Cl2螢光基團分散在強吸水性的水膠高分子Poly(HEMA)，搭配靜電紡絲與光交聯技術，製備成可偵測細胞釋放Zn2+的奈米纖維生物感測元件，在即時偵測系統下，浸泡在含有10-3M的Zn2+的培養基，隨著時間的增長，最大放光波長600nm的強度會漸增。
上述研究皆僅係利用含螢光基團之單一顏色，作深淺變化顯示金屬離子之濃度變化，使得在實際上應用於環境檢測的範疇並不廣。
本發明之發明人發現，截至目前為止並未有任何關於多功能的金屬離子與環境感測的之研究發表；此外，習知技術大多於溶液型態或薄膜形態下感測離子，偵測極限介於毫莫爾濃度與微莫爾濃度區間，並顯示感測金屬離子的螢光高分子在溶液狀態時具有良好之金屬感測能力，可接收訊息分子由發光強度改變而應答，故具有潛力開發環境感測元件或生醫檢測，但勢必須提升其感測限度達10-7以上降低誤讀的機率以及提升金屬螯合數量之問題，方能有效應用於水汙染偵測或環境微量檢測，達到固態感測之即時監測效益。囚此若可製備具金屬離子螯合性的奈米纖維並使其在水溶液型態下維持其高比表面積之特性，預期可應用在工業廢水處理或生物訊息分子感測領域，其中如何藉由材料特性開發出具透濕性並可穩定於水溶液環境之纖維膜亦為關鍵主要課題。
據此，本發明之發明者欲開發一多功能的分離膜，藉由完成一具新穎性之含有螢光基團化合物BNPTU，其可用以檢測Hg2+，並利用其與其他含有螢光基團之單體、交聯單體進行自由基聚合，合成出含有螢光基團的高分子共聚物，其能有環境感測、金屬離子感測、及熬合金屬離子之特性，並經靜電紡絲技術製備成奈米多孔纖維膜，作為多功能螢光感測元件，並可過濾金屬離子，亦即，可達成同時過濾及感測之功效。
具金屬離子感測能力之螢光高分子基團(Fluoresence-active chemosensors)種類相當的繁多，舉凡有RhBHA、RhBAM、芘(pyrene)等。螢光基團一旦吸引特定的金屬離子(Co2+,Cu2+,Ca2+,Fe2+,Mg2+,Na+,Hg2+,Pb2+,Zn2+,Cd2+,K+,Ni2+)產生螯合後，會使得光色產生變化(光強度變化或是光顏色轉變)。若與親水或pH值/溫度等環境感測基團產生共聚合物之 後，會形成具備多功能螢光高分子的特點(可以金屬離子/pH/溫度/親疏水感測)。
即，本發明之主要目的在於提供一種化合物，如以下式(1)所示：
於一較佳實施例中，該式(1)化合物可用以檢測Hg2+。
於本發明之另一目的在於提供一種含有螢光基團的高分子共聚合物，其共聚單體包含上述之式(1)化合物、及交聯單體。
於一較佳實施例中，該式(1)化合物及該交聯單體之莫耳總和中，該上述之式(1)化合物之莫耳數佔總莫耳數之至少0.5%。
本發明之另一目的在於提供一種含有螢光基團的高分子共聚合物，其共聚單體包含一種具金屬離子感測能力之螢光基團、一種具環境感測能力之螢光基團、及交聯單體。
於一較佳實施例中，該具金屬離子感測能力之螢光基團上述之式(1)化合物。
於一較佳實施例中，該交聯單體係選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、(甲基)丙烯酸羥丁酯、 (甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、N,N'-亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-羥乙基丙烯醯胺之任一者或及其等之組合。
於一較佳實施例中，該具環境感測能力之螢光基團係檢測親水或pH值或溫度。
於一較佳實施例中，該具環境感測能力之螢光基團係選自由下列化合物式(2)至(16)所組成之群組：
本發明之另一目的在於提供一種纖維，其係由上述本發明之含有螢光基團的高分子共聚合物所製得。
由本發明之含有螢光基團的高分子共聚物所製得纖維，具有螢光感測元件之應用潛力，乃高分子科學之新穎的技術領域，助益於奈米科學、奈米電子光學元件、或紡織技術之發展，並可應用於工業廢水處理及環境檢測等相關領域。
圖1為pH感測型高分子單體RhBAM分子1H NMR鑑 定圖譜。
圖2為RhBAM單體在不同pH(2至7)值下，螢光強度變化UV鑑定圖。
圖3為螢光金屬感測物質BNPTU分子1H NMR鑑定圖譜。
圖4為螢光金屬感測物質BNPTU在乙腈水溶液中加入不同金屬(Co2+,Cu2+,Ca2+,Fe2+,Mg2+,Na+,Hg2+,Pb2+,Zn2+,Cd2+,K+,Ni2+)感測下，螢光強度變化UV鑑定圖。
圖5為螢光金屬感測物質BNPTU在乙腈水溶液中加入不同金屬(Co2+,Cu2+,Ca2+,Fe2+,Mg2+,Na+,Hg2+,Pb2+,Zn2+,Cd2+,K+,Ni2+)感測下的溶液顏色變化。
圖6(a)為雙成分共聚物(PMMA-co-RhBAM)1H NMR鑑定圖譜。
圖6(b)為雙成分共聚物(PMMA-co-BNPTU)1H NMR鑑定圖譜。
圖6(c)為三成分共聚物(PMMA-co-BNPTU-co-RBAM)1H NMR鑑定圖譜。
圖7為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P1至P5於SEM狀態下的纖維型態。
圖8為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P1至P5於FS-SEM狀態下的纖維型態。
圖9為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P2至P5在不 同金屬(Co2+,Cu2+,Ca2+,Fe2+,Mg2+,Na+,Hg2+,Pb2+,Zn2+,Cd2+,K+,Ni2+)感測下，螢光強度變化UV鑑定圖。
圖10為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P2至P5感測到Hg2+離子變化下，CIE及Confocal檢測纖維光學性質型態圖。
圖11為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P1，在不同pH(2至7)值下，螢光強度變化UV鑑定圖。
圖12為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P1在pH=2環境下的變化，CIE及Confocal檢測纖維光學性質型態圖。
圖13為BNPTU(供體)與RhBAM(受體)之螢光共振能量轉移(FRET)圖。
圖14為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P1至P5在pH=2環境下，螢光強度變化UV鑑定圖。
圖15為P含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P2至P5在pH=2環境下的變化，CIE及Confocal檢測纖維光學性質型態。
圖16為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P5在不同Hg2+離子濃度的偵測極限與干擾性測試。
圖17為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P5在不同Hg2+離子濃度與pH=2環境的變化，螢光強度變化UV鑑定圖。
圖18為含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P5在不同Hg2+濃度下(10-3至10-5M)pH=2環境下的變化，CIE及Confocal檢測纖維光學性質型態。
本發明之化合物
本發明之主要目的為提供一種式(1)化合物，其係一種金屬螯合基團材料螢光感測物質1-苯甲醯基-3-[2-(2-烯丙基-1,3-二氧-2,3-二氫-1H-苯並[de]異喹啉-6-基胺基)-乙基]-硫脲(1-Benzoyl-3-[2-(2-allyl-1,3-dioxo-2,3-dihydro-1Hbenzo[de]isoquinolin-6-ylamino)-ethyl]-thiourea,BNPTU)之單體，可用以檢測Hg2+。該式(1)化合物之合成方式，如下式一所示。
本發明之含有螢光基團的高分子共聚物
本發明之另一目的為提供一種含有螢光基團的高分子共聚合物，其共聚單體包含上述之式(1)化合物(BNPTU單體)、及交聯單體。該含有螢光基團的高分子共聚合物之合成係利用自由基聚合法(Free radical polymerization)合成出一系列不同鏈段比例的共聚高分子，實例如PMMA-co-BNPTU之雙成分共聚物。其中，該式(1)化合物及該交聯單體之莫耳總和中，該式(1)化合物之莫耳數佔總莫耳數之至少0.5%，例如0.5莫耳%、1莫耳%、2莫耳%、5莫耳%、10莫耳%、20莫耳%、30莫耳%、40莫耳%、50莫耳%、60莫耳%、70莫耳%、80莫耳%、90莫耳%。
本發明之另一目的在於提供一種含有螢光基團的高分子共聚合物，其共聚單體包含一種具金屬離子感測能力之螢光基團、一種具環境感測能力之螢光基團、及交聯單體，實例包含Poly(MMA-co-BNPTU-co-RhBAM)之三成分共聚物，其合成過程如下式二所示。
上述之金屬離子感測能力之螢光基團包含上述之BNPTU式(1)化合物，或其他具有金屬離子感測能力之螢光基團，包含Rh螢光系列化合物(如羅丹明6G、1,8-萘醯亞胺類衍生物(如NAAP)、硫脲類螢光化合物等 任何可感測金屬離子的螢光化合物，並以BNPTU為較佳。
上述之環境感測能力之螢光基團係選自如以下式(2)至式(16)化合物任一者或其等之組合，並以式(10)化合物之RhBAM較佳；而環境感測能力包含對親水性、pH及溫度等環境變化。
上述之交聯單體包含(甲基)丙烯酸酯類單體或/及(甲基)丙烯醯胺類單體。其中，該(甲基)丙烯酸酯類單體包含(甲基)丙烯酸烷基酯單體、及含羥基之(甲基)丙烯酸烷基酯；該(甲基)丙烯酸烷基酯單體包含(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯等，且以(甲基)丙烯酸甲酯為較佳；該含羥基之(甲基)丙烯酸烷基酯包含(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、(甲基)丙烯酸羥丁酯等，且以(甲基)丙烯酸羥乙酯為較佳其中，該(甲基)丙烯醯胺類單體包 含(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、N,N'-亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-羥乙基丙烯醯胺等，且以N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、N,N'-亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺為較佳。上述之交聯單體係分別為不同功能性的單體，可使聚合後之纖維具有多功能性，例如(甲基)丙烯酸酯類單體具有親水性，使經聚合製成之纖維後具有吸水性，而(甲基)丙烯醯胺類單體則具有感溫性及交聯性，可增加聚合之交聯性，並使聚合製成之纖維具有感溫性。
本發明之螢光基團的高分子共聚合物可檢測之Hg2+濃度範圍為10-1M至10-6M之間，例如10-1M、10-1.5M、10-2M、10-2.5M、10-3M、10-3.5M、10-4M、10-4.5M、10-5M、10-5.5M、10-6M，且以10-3M至10-5M之間之檢測效果為佳。
本發明之螢光基團的高分子共聚合物可檢測之pH為1至8之範圍，例如pH為1、2、3、4、5、6、7、8，且以pH為2至7之間之檢測效果為佳。
本發明之纖維
本發明之另一目的在於提供一種纖維，其係由上述本發明之含有螢光基團的高分子共聚合物所製得。該纖維係將該含有螢光基團的高分子共聚合物利用靜電紡絲奈米纖維所製備而成，並使用電紡溶劑作處理，作部分溶解，在該纖維之表面留下孔洞之痕跡約10至20nm尺寸大小，其可有效大幅提升原本之奈米纖維表面積。進一步地，將該纖維可製成過濾分離薄膜、濾膜等之形式。
本發明之含有螢光基團的高分子奈米纖維，具有優點包括： 能同時感測金屬離子Hg2+、環境感測(如溫度、pH等)、及熬合金屬離子，製成薄膜時可達到將檢測溶液過濾分離金屬離子之功效。相較於以往之奈米纖維，僅可用於檢測金屬離子、或環境感測之單一檢測項目，本發明之含有螢光基團的高分子奈米纖維，在實際上能運用之範疇更為廣泛，勝於習知環境感測、或金屬感測之含有螢光基團的奈米纖維，具有新穎性及進步性，且可進一步運用於智慧型織物與分離膜。
本發明將以下實施例詳細加以說明，惟該等實施例僅為說明目的，而非用以限制本發明之範圍。
實施例
製備例1-合成具有pH感測型之螢光RhBAM單體
參考圖1一併進行說明。
將尾端OH與聯胺進行置換反應得到。再利用RhB聯胺(hydrazide)尾端NH2與丙烯醯氯進行反應，並藉由TLC片觀察化合物極性差異後利用管住純化，移出沒反應完的單體，得到感測酸鹼環境單體RhBAM，如下式三所示。管柱層析純化分離出含雙鍵之RhBAM單體，如圖1之NMR鑑定圖譜所示，由氫圖譜5.32、5.62之兩根雙鍵特徵峰與高化學位移之苯基(phenyl)訊號成功確認所合成單體結構。
RhBAM單體之UV測試
參考圖2一併進行說明。
對於RhBAM螢光單體而言，乙腈(Acetonitrile)為良溶劑，因此配置濃度為10mg/ml之高分子溶液鑑定其本身發光性質，以及受到不同pH(2至7)值下之發光變化特性。如圖2所示，我們實際透過UV鑑定其最大吸收波長位於558nm，並觀察到RhBAM螢光單體隨著pH值越低，螢光強度越強，呈現出橘紅色的螢光。其原因在於結構受到質子化的影響，造成苯環上的電荷進行部分轉移，導致結構形成開環現象。
實施例1 合成具有感測金屬特性之高純度螢光BNPTU單體
參考圖3一併進行說明。
將4-溴-1,8-萘二甲酸酐分別與丙烯胺、乙二胺進行置換反應，得到4-(次乙亞胺)胺基-N-烯丙基-1,8-萘二甲醯亞胺。最後再與苯甲醯異硫氰酸酯(Benzoylisothiocyanate)與1,8-萘醯亞胺(1,8-naphthlimide)末端胺進行反應，並藉由TLC片觀察化合物極性差異後利用管住純化，移出沒反應完 的單體，得到螢光感測單體BNPTU，如上述之式一所示。管住層析純化分離出含雙鍵之BNPTU單體，如圖3之NMR鑑定圖譜所示，由氫圖譜5.02之雙鍵特徵峰與高化學位移之苯基(phenyl)訊號成功確認所合成單體結構。
BNPTU之UV測試
參考圖5一併進行說明。
對於BNPTU螢光單體而言，乙腈(Acetonitrile)為良溶劑，因此配置濃度為10mg/ml之高分子溶液鑑定其本身光激發光性質，以及受到不同金屬離子刺激後之發光變化特性。如圖4所示，透過UV-vis的檢測下，當加入同濃度下(10-4M)之各種不同之重金屬(Co2+,Cu2+,Ca2+,Fe2+,Mg2+,Na+,Hg2+,Pb2+,Zn2+,Cd2+,K+,Ni2+)後，只有在螯合Hg2+狀態下，會從原先430nm藍移到350nm，歸功於其綠光分子結構部分的合環產生藍移現象，由此結果能推斷出BNPTU具有專一性感測Hg2+的能力，而其容易顏色變化圖5所示。
實施例2-合成含有螢光基團的高分子共聚合物P1至P5
參考圖6一併進行說明。
單體材料：
●含螢光金屬感測物質BNPTU
●pH感測型高分子單體RhBAM
●甲基丙烯酸甲酯MMA。
先將MMA單體利用溶劑極性差異特性做再結晶純化，利用AIBN的自由基聚合方法合成出帶有不同比之 Poly(MMA-co-BNPTU-co-RhBAM)含有螢光基團的高分子共聚合物，隨著三個單體之反應比例調控，可以得到P1至P5含有螢光基團的高分子共聚合物，其中MMA：BNPTU：RhBAM之進料比例依序為(99：0：1)、(99：1：0)、(96.5：3：0.5)、(95.5：3：1.5)、(92.5：3：4.5)，如表一所示。透過GPC測出來的高分子分子量大約是3萬左右，再利用NMR圖譜可估算出與進料比值相似之結果，由圖6(a)至(c)NMR圖譜可知，未反應之單體已被去除且藉由特徵峰確認成功合成出三段無規共聚物。
實施例3-含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維之製備
參照圖7及圖8一併進行說明。
將上述之P1至P5含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維，由靜電紡織製備成P1至P5之纖維型態，靜電紡織之製造參數調控為操作電壓15至25kv，流速0.5至1ml/hr，溶劑選擇為水、THF、甲醇、及二甲基甲醯胺(Dimethlyformamide)等極性較高之溶劑。
而為了提升高分子奈米纖維之整體的比表面積，利用氯仿(高揮發)做為電紡溶劑，設計出多孔的奈米纖維。將P1、P2、P3、P4與P5高分子溶解於氯仿溶劑，控制電紡工作距離15公分，操作電壓13kV以及固 定推擠流速1.0ml/hr。如圖7所示，在氯仿吸熱的揮發過程中，環境之水氣凝結於纖維表面，經由電紡鞭甩使已凝結水氣離開表面後，留下孔洞之痕跡約10至20nm尺寸大小，因此有效大幅提升原本之奈米纖維表面積。(如圖7、8所示)。
含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P2至P5對金屬之感測
參照圖9、圖10一併進行說明。
P2為PMMA-BNPTU；P3至P5為PMMA-BNPTU-RhBAM
圖9為P2至P5之含有螢光基團的高分子共聚合物纖維型態在不同重金屬感測下之放光圖譜，從圖表中可以發現，由於鏈段的設計都含有BNPTU之綠光單體，當未添加任何金屬離子時，P2至P5高分子的發光波長位於510nm區域，此主因為側鏈之BNPTU單體所貢獻。然後，當加入同濃度下10-4M)之各種不同之重金屬(Co2+,Cu2+,Ca2+,Fe2+,Mg2+,Na+,Hg2+,Pb2+,Zn2+,Cd2+,K+,Ni2+)後，只有在螯合Hg2+狀態下，會從原先的510nm藍移到430nm。主因為其測鏈分子具有BNPTU結構成功螯合原子半徑相符合之金屬離子，並在螯合Hg2+後，造成部分綠光結構的合環，導致從原先的綠光變為藍光。圖10為透過CIE以及共軛焦顯微鏡(Confocal microscope)的檢測下，觀察出P2至P5之纖維光學性質型態。
含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P1對pH之感測
參照圖11及圖12一併進行說明。
P1為PMMA-RhBAM
圖11為P1之高分子纖維型態在不同pH值下PL放光圖譜，從圖表中我們可以發現，由於鏈段的設計含有RhBAM單體，當在中性狀態下時，P1高分子的發光波長位於580nm區域，此主因為側鏈之RhBAM單體所貢獻。然後，當我們調控不同pH(2至7)值的環境下，隨著pH值越低，螢光強度越強，呈現出橘紅色的螢光。為了達到可重複使用性，我們針對P1做可逆性測試，可達到4至5次以上的循環。圖12為透過CIE以及共軛焦顯微鏡的檢測下，觀察出P1之纖維光學性質型態。
含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維P1至P5對pH感測
參照圖13、圖14、圖15一併進行說明。
圖13為BNPTU(供體)與RhBAM(受體)之螢光共振能量轉移(FRET)，圖14為P1至P5之含有螢光基團的高分子共聚合物之纖維在pH=2之PL放光圖譜，從圖表中可以發現，由於鏈段的設計含有BNPTU、RhBAM單體，可以調配出不同鏈段的比例，達到螢光能量轉移的現象。此原理是透過鏈段上的BNPTU綠光放光波長與RhBAM紅光吸收波長重疊，會達到能量轉移的效果。當調控在pH=2值的環境下，原先BNPTU的鏈段綠光放光波長會將部分的能量轉移到RhBAM的鏈段上，呈現出黃光的現象。圖15為透過CIE以及共軛焦顯微鏡的檢測下，觀察出P1至P5之纖維光學性質型態。
針對P5在不同Hg 2+ 離子濃度下的偵測極限與干擾性測試
參照圖16、圖17一併進行說明。
圖16為P5在不同Hg2+離子濃度下的偵測極限與干擾性的測試，從圖表中能呈現出P5在眾多的金屬離子中，對於Hg2+離子的專一性， 以及其最低的偵測極限能達到10-6至10-7的莫耳濃度。圖17分別為P5在不同Hg2+離子濃度下與pH=2環境下的變化情形，首先分別先加入pH=2的酸性溶液，進行初步的能量轉移，這時候BNPTU會初步的把能量轉移給RhBAM，接著再搭配不同Hg2+離子濃度在10-4至10-5範圍下，會進行第二部能量轉移，而隨著Hg2+離子濃度不同，達到不同的光色變化(紫色、白色)。
針對P5在不同Hg 2+ 濃度與pH=2環境下的探討
參照圖16、18一併進行說明。
圖16為P5之高分子纖維型態在不同Hg2+濃度下(10-3至10-5M)與pH=2之PL放光圖譜，從圖表中能發現，當固定添加pH=2的酸液於纖維中，隨後再加入不同Hg2+(10-3至10-5M)的金屬離子，可以發現纖維呈現出紫光與白光等現象。這都歸功於當加入pH=2的酸液後，BNPTU的鏈段會部分的將能量轉移給RhBAM的鏈段，這時再加入不同Hg2+濃度(10-4至10-5M)金屬離子，讓原先的綠光會完全quench(熄減)，而因RhBAM的鏈段並不會受到Hg2+金屬影響，此時能量轉移的結果，進而達到紫光與白光等色彩。圖18為透過CIE以及共軛焦顯微鏡的檢測下，觀察出P5之纖維光學性質型態。

Claims (6)

  1. 一種含有螢光基團的高分子共聚合物，其共聚單體包含一種具金屬離子感測能力之螢光基團、一種具環境感測能力之螢光基團、及交聯單體。
  2. 如請求項1之含有螢光基團的高分子共聚合物，其中該具金屬離子感測能力之螢光基團為如以下之式(1)化合物。
  3. 如請求項1或2之含有螢光基團的高分子共聚合物，其中交聯單體係選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、(甲基)丙烯酸羥丁酯、(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、N,N'-亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N-羥乙基丙烯醯胺之任一者或及其等之組合。
  4. 如請求項1之含有螢光基團的高分子共聚合物，其中該具環境感測能力之螢光基團係檢測親水或pH值或溫度。
  5. 如請求項4之含有螢光基團的高分子共聚合物，其中該具環境感測能力之螢光基團係選自由下列式(2)至(17)化合物所組成之群組：
  6. 一種纖維，其係由請求項1至5任一項之含有螢光基團的高分子共聚合物所製得。
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