聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚微凝胶与Eu(Ⅲ)的相互作用

第4卷第5期江南大学学报自然科学版)Vol 4 No2005年10月Journal of Southern Yangtze University( Natural Science EditionOct.2005文章编号】671-7147(2005)5-0531-05聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚微凝胶与Eu(Ⅲ)的相互作用肖雨亭,陈明清,陆天虹2, Mitsuru akashi,黄晓华〔Ⅰ.江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214036;2.南京师范大学化学与环境科学学院,江苏南京210097;3.中国科学院长春应用化学研究所,吉林长春130022;4.大阪大学工学部分子化学系,日本吹田市565-0871)摘要:利用分散聚合法合成了聚N异丙基丙烯酰胺丙烯酸共聚微凝胶及其与Eu(Ⅲ)离子的配合物.用激光光散射、Zeta电位、紫外光谱、红外光谱及荧光光谱进行了表征.结果表明,加入E(Ⅲ)后微凝胶粒子半径减小了约40mmⅢ)与微凝胶之间同时存在配位作用和静电作用;微凝胶和巸Ⅲ)之间可发生一定的能量传递配合物的最佳激发波长为293nm在此激发波长下E(Ⅲ)有较强的荧光特征发射且E(Ⅲ)的质量分数为0.7%时强度最大关键词:聚N异丙基丙烯酰胺;丙烯酸;微凝胶;E(Ⅲ);荧光光谱中图分类号:O631.24;0614.33文献标识码:AResearch on the Interaction of P N)-Isopropylacrylamide- co-AcrylicAcid) Microgel with Europium( I)XIAO Yu-ting, CHEN Ming-qing, LU Tian-hong2, Mitsuru Akashi,HUANG Xiao-hua(1. School of chemical and Material Engineering, Southern Yangtze University, Wuxi, 214036, China 2. College oflemistry and Environmental Science, Nanjing Normal University Nanjiang, 210097, China 3. Changchun Institute ofApplied Chemistry Chinese Academy of Sciences Changchun, 130022, China 4. Department of Applied ChemistryFaculty of Engineering, Kagoshima University Kagoshima 890-0065, JapanAbstract The N-isopropylacrylamide and acrylic acid copolymeric microgel was prepared by dispersionolymerization. The complex of microgel containing Europium( ll) was prepared and characterized byDynamic Laser Scattering( DLs ), Zeta potential UV spectroscopy, FT-IR and Fluorescencespectroscopy. The DLS results indicated that the particle radium decreased from 130 nm to 88 nm and theZeta potential increased from 0.9 mV to 5.0 m after the Europium addes into microgel. The UV and IRspectra showed that the Europium coordinated with the carbonyl group and amino group of microgel. TheFluorescence spectra indicated that the complex had good fluorescence properties and obtained thestrongest fluorescence emission at 0. 7 ration收稿日期2004-11-11;修订日期2004-12-15中国煤化工基金项目::国家自然科学基金项目(20471030)国家计委稀CNMHG入教育部重点项目02059)江苏省科技厅高技术研究基金项目(BG2作者简介:肖雨亭1973-)男江苏无锡人化学工艺专业硕士研究生*通讯联系人黄晓华1958-)女江苏南京人教授博士生导师.主要从事稀土与材料化学的研究.E-mail: xiaohuang(@532江南大学学报(自然科学版)第4卷Key words: poly N-ispropylacrylamide acrylic acid microgel europium fluorescence spectrum聚N异丙基丙烯酰胺( PNIPAM)微凝胶是分光光度计( UV-Vis),美国 Perkin- Elmer公司制类具有独特的温度响应性即具有低临界溶解温度造 NExus670型傅立叶红外分光光度计(FTIR)美( Lower Critical Solubility Temperature,LCST)的高国 Nicolet公司制造; Perkin- Elmers50B型荧光仪分子化合物.因此近年来受到了人们的关注.自美国 Perkin-lner公司制造从1986年 Pelton2首次报道合成了 PNIPAM微凝1.2微凝胶的合成胶以来不断有报道用各种方法合成了 PNIPAM微共聚微凝胶用分散聚合法制备:将计算量的凝胶,或用其他单体和N异丙基丙烯酰胺NPAM,AAc, BA PVP混合,溶于200mL无水乙NIPAM)合成了共聚微凝胶醇倒入250mL三颈烧瓶中待全部溶解后通氮长期以来人们对 PNIPAM类微凝胶的应用研气30min然后加入ABN在200r/min的搅拌下究主要集中于药物控释3、生化分离4]、化学传感于70℃水浴中恒温反应8h制得的分散液用纤维器等方面而文中在合成了聚N异丙基丙烯酰胺-素透析膜在无水乙醇中透析4d丙烯酸共聚微凝胶 R NIPAM-co-AAc)的基础上利用稀士离子Eu(Ⅲ)优异的光、电、磁特性3]通过cH2=CH-Ch,-CH -CH,"CIH加入E(Ⅲ)离子与共聚微凝胶相互作用,以期开C=0H,=CHC=0发 PNIPAM类微凝胶的一种新材料——荧光材料.这种材料既保留了 PNIPAM微凝胶的大部分性能,又继承了稀土元素的一些特性。将其加入涂料中′1.3P( NIPAM-co-AAc)微凝胶Eu(Ⅲ)体系的合不仅能够制得发光涂料还可以改善涂料的流变性成能和涂膜性能迕生物化学和医学领域可用做酶的载体6]与电泳技术结合可作荧光探针用于临准确移取1.00mL微凝胶分散液按Eu(Ⅲ)的质量分数在0.5%~0.9%范围内,准确移取床诊断和治疗同时与目前已有的报道相比作者EnCl1乙醇溶液再分别加入到分散液中乙醇定容意在将稀土离子引入高度分散的胶体体系.因此进行E(Ⅲ)与微凝胶相互作用的研究无论在理至5.00mL常温常压下搅拌反应24h论上还是在实际应用上都具有潜在意义2结果与讨论1材料与方法2.1激光光散射分析图1是激光光散射表征的微凝胶的粒径分布,11试剂与仪器微凝胶的平均半径为130mm(PD.I3.144)图21.1.1.试剂NPAM,日本和光公司生产正已表明加入Eu(Ⅲ)后,其平均半径减小为88mm烷重结晶提纯后使用两烯酸AAc)分析纯中国(PD.10.0956)即微凝胶的平均半径减小了约40医药集团)上海化学试剂公司生产减压蒸馏后使mm而且从图2可以看出随着稀土离子的加入用NN亚甲基双丙烯酰胺(BA)日本和光纯药胶体体系原有的单分散性发生了改变其次粒径工业株式会社生产聚乙烯吡咯烷眠PVPK30),减小的程序不大这可能是由于A是一种pH响分析纯中国医薮集团)上海化学试剂公司进囗分应性的物质,它的加入抑制了整个凝胶结构的坍装馮氮二异丁腈AIBN)化学纯,上海试四赫维塌化工有限公司生产,乙醇重结晶提纯后使用;2.2zeta电位分析TbCl3分析纯,上海跃龙化工有限公司生产/无水图3给出7 PC NIPAM-cO-AAc)微凝胶的Zeta乙醇分析纯上海振兴化工一厂生产蒸馏提纯后电中国煤化工正电荷电位0.9mV;使用氮气工业用高纯氮中国华晶电子集团公司图CNMHG)E(Ⅲ)体系的Zeta动力工厂生产电位图电位5.0mV增大了约5倍表明当加入1.1.2仪器ALV5000E型激光光散射仪Eu(Ⅲ胶体表面呈现出正电荷.从图4中可以IIS),德国ALV公司制造; letaszer-2000型zea看出加入Eu(Ⅲ)后峰形发生变化也说明胶体电位仪英国 Malvern公司制造; abdal7型紫外体系原有的电荷分布发生了改变表明胶体表面有第5期肖雨亭等聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚微凝胶与Eu(Ⅲ)的相互作用533一定量的Eu(Ⅲ)由此可见,Eu(Ⅲ)与微凝胶的相互作用既有与其表面官能团的配位作用同时也有相互之间的静电作用0.8是0.60-200-10010010000000粒径nm图4微凝胶uⅢ)体系的zeta电位Zeta potential P( NIPAM-co-AAc )-Eu( Ill图1微凝胶的粒径分布systemFig 1 Radius distribution of P( NIPAM-co-AAc2.3紫外光谱分析图5是EuCl3(a)的乙醇溶液、P(NPAM-cAAc)微凝胶(b)和 P( NIPAM