歷屆畢業生 | Alumni

方峙翔 (碩士2013)

晶格參數調控拓印光子晶體感測雙酚A之靈敏度

(Lattice-parameter-controlled sensitivities of imprinted photonic crystals for Bisphenol A detection)

 

摘要

本研究中開發可對Bisphenol A (BPA)分子具有快速偵測與高靈敏度之ZrO2拓印光子晶體感測器,藉由感測器與標的物BPA結合時所引起的折射率與光子能隙變化產生的繞射波長位移量,對BPA進行定量分析。光子晶體是以乳化與無乳化聚合法製備粒徑為235-385 nm聚苯乙烯球作為晶體模板,分子拓印是添加標的物BPA模板與功能性單體苯基三甲氧基矽氧烷(PTMOS)以 π-π 作用力鍵結並與交聯劑正丙醇鋯(ZPO)聚合形成無機高分子。拓印光子晶體是在50°C下以重力沉降方式將聚苯乙烯球自組裝形成晶體結構,以BPA/PTMOS/ZPO/EtOH莫耳比為1/1/30/80合成拓印溶膠溶液,取2 µL拓印溶膠溶液待完全滲透入晶體後,拓印溶膠溶液水解縮合反應控制在高溫度(60°C)與高濕度(RH: 100%) 環境下可製得最佳微結構之拓印拓印光子晶體(IPC)感測器。XPS鑑定中表面Si/Zr元素比例比整體Si/Zr元素相比較高,顯示BPA拓印孔洞分布在表面,屬於表面拓印(Surface imprinting)形式。IPC感測器偵測實驗中吸附平衡時間僅需20分鐘內,另外,不同尺寸IPC對於50 mg/L BPA偵測實驗中,IPC-235IPC-305關係,波長位移量(4.5 nm-6.3 nm)提升1.4 倍,達到以晶格參數調控拓印光子晶體靈敏度之目的。IPC感測器具有良好重複使用性與兩階段線性範圍(0.5-1.0 mg/L 1.0 mg/L-90 mg/L),而方法偵測極限為0.50 mg/L。另外,對於類BPA分子結構近乎零波長位移,可證明IPC感測器對於標的物BPA具有高選擇性,綜合上述實驗結果,證明本研究製備之拓印光子晶體感測器兼具高選擇性及反應快速的特性,為未來極具發展潛力感測器。


 

曾楷勛 (碩士2014)
高吸附與辨識能力之有機無機複合拓印高分子製備與鑑定

(Fabrication and Characterizations of Imprinted Organic-Inorganic Hybrids Exhibiting High Adsorption and Recognition Capability)

 

摘要

本研究利用有機物聚合法及溶膠-凝膠法製備以雙酚A為模板的有機無機複合拓印高分子,藉由無機物的剛性結構提高對模板分子的拓印程度,並以有機物的膨潤性增進標的物於高分子內的傳輸效能,以達到高吸附量與辨識能力的目的。研究顯示當交聯劑四乙氧基矽烷(Tetraethyl orthosilicate)3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷(3-(Methacryloyloxy)propyl trimethoxysilane) 莫耳比例為1510時拓印高分子有最佳質地及吸附量。TGA分析指出材料中有機物與無機物間的重量比例為11,模板分子萃取率近100%。等溫吸附數據及Langmuir模式模擬結果得出拓印高分子最大吸附量可高達65.8 mg/g。由 29Si及 13C NMR圖譜分析可知雙酚A模板於合成過程中以Si-O-C共價鍵結方式拓印於高分子內,完整的孔洞結構大幅提升高分子對雙酚A的吸附量,使拓印因子(α)2.5優異表現,此外拓印高分子對結構類似物質PhenolBis(2-hydroxyphenyl)methane4-tert-butylphenol17β- Estradiol的選擇性因子(β)78.211.52.3和趨近於無限大,在HPLC層析實驗中對phenol4-tert-butylphenol得到分離因子為31.83.9,重複實驗證實拓印高分子的無機孔洞擁有良好的穩定性,在5次的吸附及萃取循環中相對標準偏差為3.9%。整體結果顯示有機無機複合拓印高分子對雙酚A具高吸附量與選擇性,可作為分離、層析或感測元件的先進材料。