Abstract This contribution presents our continuing effort to develop polydiacetylene (PDA)/zinc(II) ion (Zn2+)/zinc oxide (ZnO) nanocomposite for colorimetric sensing. In our previous studies, PDAs with monocarboxylic headgroup have been used to fabricate the nanocomposites. The incorporation of Zn2+/ZnO enhances overall interactions, resulting in reversible thermochromism with color-transition temperature (TCT) higher than that of the original PDA. Here, we extend this concept to the system of 3-(pentacosa-10,12-diynamido) benzoic acid (PCDA-mBzA) monomer constituting aromatic headgroup. Pure poly(PCDA-mBzA) assemblies exhibit reversible thermochromism with TCT ∼90 °C. Interestingly, the fabrication of poly(PCDA-mBzA)/Zn2+/ZnO nanocomposites using 5, 10 and 20 wt.% of ZnO nanoparticles results in a systematic decrease of TCT to about 80, 70 and 60 °C, respectively while the reversible thermochromism remains. The observed effect of ZnO nanoparticles is opposite to our previous studies. Structural analysis by utilizing infrared spectroscopy and x-ray diffraction reveals that the Zn2+ ions intercalate the bilayer structure of poly(PCDA-mBzA). The intercalation process perturbs local organization of aromatic headgroups, reducing the strength of overall interactions. Colorimetric sensors in solution and thin film coated on nylon membrane with enhanced sensitivity are fabricated to detect cationic surfactant and organic solvent at various concentration ranges.

中文翻译：

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提高聚二乙炔比色传感器的热和化学灵敏度：氧化锌纳米颗粒的相反作用

摘要 这一贡献展示了我们为开发用于比色传感的聚二乙炔 (PDA)/锌 (II) 离子 (Zn2+)/氧化锌 (ZnO) 纳米复合材料而不断做出的努力。在我们之前的研究中，具有单羧酸头部基团的 PDA 已被用于制造纳米复合材料。Zn2+/ZnO 的掺入增强了整体相互作用，导致可逆热致变色，颜色转变温度 (TCT) 高于原始 PDA。在这里，我们将这一概念扩展到构成芳族头基的 3-(pentacosa-10,12-diynamido) 苯甲酸 (PCDA-mBzA) 单体系统。纯聚 (PCDA-mBzA) 组件表现出可逆的热致变色现象，TCT 约为 90 °C。有趣的是，使用 5、10 和 20 wt.% 的 ZnO 纳米颗粒制造聚 (PCDA-mBzA)/Zn2+/ZnO 纳米复合材料导致 TCT 系统性降低至约 80，分别为 70 和 60 °C，而可逆热致变色现象仍然存在。观察到的 ZnO 纳米粒子的效果与我们之前的研究相反。利用红外光谱和 X 射线衍射进行的结构分析表明，Zn2+ 离子嵌入了聚 (PCDA-mBzA) 的双层结构。嵌入过程扰乱了芳香族头基的局部组织，降低了整体相互作用的强度。溶液中的比色传感器和涂在尼龙膜上的薄膜具有增强的灵敏度，用于检测各种浓度范围内的阳离子表面活性剂和有机溶剂。利用红外光谱和 X 射线衍射进行的结构分析表明，Zn2+ 离子嵌入了聚 (PCDA-mBzA) 的双层结构。嵌入过程扰乱了芳香族头基的局部组织，降低了整体相互作用的强度。溶液中的比色传感器和涂在尼龙膜上的薄膜具有增强的灵敏度，用于检测各种浓度范围内的阳离子表面活性剂和有机溶剂。利用红外光谱和 X 射线衍射进行的结构分析表明，Zn2+ 离子嵌入了聚 (PCDA-mBzA) 的双层结构。嵌入过程扰乱了芳香族头基的局部组织，降低了整体相互作用的强度。溶液中的比色传感器和涂在尼龙膜上的薄膜具有增强的灵敏度，用于检测各种浓度范围内的阳离子表面活性剂和有机溶剂。