化學系
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國立臺灣師範大學化學系座落於公館校區理學院大樓。本系成立於民國五十一年，最初僅設大學部。之後於民國六十三年、七十八年陸續成立化學研究所碩士班和博士班。本系教育目標旨在培養化學專業人才與中等學校自然及化學專業師資，授課著重理論及應用性。本系所現有師資為專任教授25人，另外尚有與中央研究院合聘教授3位，在分析、有機、無機及物理化學四個學門的基礎上發展跨領域之教學研究合作計畫。此外，本系另有助教13位，職技員工1位，協助處理一般學生實驗及行政事務。學生方面，大學部現實際共322人，碩士班現實際就學研究生共174人，博士班現實際就學共55人。
本系一向秉持著教學與研究並重，近年來為配合許多研究計畫的需求，研究設備亦不斷的更新。本系所的研究計畫大部分來自國科會的經費補助。此外，本系提供研究生獎助學金，研究生可支領助教獎學金（TA）、研究獎學金（RA）和部分的個別教授所提供的博士班學生獎學金（fellowships）。成績優良的大學部學生也可以申請獎學金。
本校圖書館藏書豐富，除了本部圖書館外，分部理學院圖書館西文藏書現有13萬餘冊，西文期刊合訂本有911餘種期刊，將近約3萬冊。此外，西文現期期刊約450種，涵蓋化學、生化、生物科技、材料及其他科學類等領域。目前本系各研究室連接校園網路，將館藏查詢、圖書流通、期刊目錄轉載等功能，納入圖書館資訊系統中，並提供多種光碟資料庫之檢索及線上資料庫如Science Citation Index，Chemical Citation Index，Chemical Abstracts，Beilstein，MDL資料庫與STICNET全國科技資訊網路之查詢。
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Item 兩性離子共聚物的合成以及作為混凝土化學摻料的可行性評估(2005) 江福泰強塑劑對高性能混凝土工作性有相當大的影響。本研究合成二種共聚物PDA和PAMD作為混凝土的分散劑。首先利用馬來酸酐和N,N-二甲基-1,3-丙二胺合成CDPA，再和氯醋酸鈉反應得到DAE，再和丙烯醯胺依不同比例行自由基聚合得到PDA。接著由2-丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸( AMPSA )、甲基丙烯酸( MAA )與改質單體DAE依不同比例行自由基聚合得到PAMD。以FT-IR與1H-NMR鑑定合成之DAE、PDA和PAMD結構；利用GPC測定共聚物的分子量，電位滴定儀測定共聚物中單體比例。 探討PDA、PAMD的單體比例、分子量對水泥漿的流動性與混凝土的工作性的影響，結果並與商用之磺酸系HPC-1000及羧酸系HP 100進行比較。研究結果顯示， 添加PDA( DAE :AAM = 1 : 5, Mw= 5.3 × 104 )的水泥漿體具有最佳之初始迷你坍度與坍度維持性，飽和劑量為0.8wt%。添加PAMD( AMPSA : MAA : DAE = 3 : 5 : 1, Mw= 4.9 × 104 )的水泥漿體具有最佳之初始迷你坍度與坍度維持性，飽和劑量為0.2%。Item 中孔洞碳材做為儲氫材料之應用研究(2005) 張立仁; Li-Ren Chang中文摘要 氫氣被公認為是新世代的主要替代能源，因為它兼具乾淨及高燃燒效率等優點，亦是解決現今天然石化燃料逐漸枯竭以及其所衍生日趨嚴重的環境大氣污染等問題之有效且重要的出口。然而，針對未來氫能源的研發與應用，吾人所面臨的挑戰除了氫氣的產生、純化及尖端燃料電池等汲汲可行的應用之外，另一重要環節即在於氫氣的儲存與運輸。就此而論，尋求輕質量、低成本並且高儲存量的有效氫氣儲存載體，是一個值得探討的重要課題。本論文之主要目的，係對一系列新穎中孔洞碳材料CMK-n （n = 1, 3, 5）做為氫氣儲存載體之應用評估研究，並與其他商用碳材如石墨（graphite fine powder; GFP）與石墨奈米纖維（graphite nano-fiber; GNF）等加以比較。吾人利用不同光譜實驗技術，配合傳統分析方法，對各種碳材之結構物性及化性加以鑑定，並了解其吸附與動力行為。 在碳材組成結構鑑定方面，Raman 圖譜顯示各樣品均有sp2與sp3 混成軌域的鍵結模式。由粉末X-光譜繞射（PXRD）圖譜亦得知所有中孔洞碳材均存在類似石墨的特徵峰。在孔洞結構特性方面，吾人透過氮氣等溫吸附脫附曲線測量（77 K），分別得到各碳材比表面積（BET）、孔徑（pore diameter）和孔體積（pore volume）等相關資訊。以比表面積（單位：m2/g）而言，其大小依序為：CMK-5 (1690) > CMK-1 (1263) > CMK-3 (772) >> GNF (65) > GFP (18)。而其孔徑（單位：nm）依序為：CMK-3 (3.6) > CMK-5 (3.2) > CMK-1 (2.3)；其中，GFP與GNF並無中孔結構。 經由2D NMR實驗發現：純氘氣之化學位移（6.8 ppm）與譜寬並不隨壓力與溫度而改變。然而，當氘氣吸附在碳材料時，其2D NMR化學位移值則有明顯下降趨勢，吾人將此結果歸因於各類碳材中sp2混成軌域致使之金屬特性所造成的Knight shift現象。另外，相較於GFP及GNF，氘氣吸附在CMK-n中所測得之2D NMR化學位移值亦均隨溫度及氘氣吸附量之增加而增加，所測得之光譜譜寬均有明顯窄化現象，顯示氘氣在中孔洞性碳材中進行快速交換，因此偵測到均一的吸附環境。反之，氘氣吸附在GFP及GNF時，其譜寬則明顯寬化，尤以後者為甚。然而，訊號譜寬之貢獻項可由氫核與氘核gyromagnetic ratio(γ)值成正比，吾人分析出H2與D2吸附在中孔洞碳材的NMR訊號貢獻度主要來自於材料的磁化率。 在氫氣儲存能力方面，發現各類碳材之氫氣儲存能力依序為：CMK-5 > GNF > CMK-3 > CMK-1> GFP。其中，以CMK-5之儲存量較優，在273 K、80 atm下可達約3.5 wt%，比GFP（1.5 wt%）及GNF（1.0 wt%）高出許多。此外，由於CMK-5具有有序中空的孔洞結構、輕質量、高比表面積等優點，在77 K、80 atm下，其吸附量高達約75 wt%，是一般商用石墨的三倍以上。 根據動力學模型的計算，吾人得到中孔洞碳材之氫氣吸附熱約為5 kJ/mol，此外，從單層飽和吸附(Xm)的計算中中得到吸附在各碳材表面之氘氣莫耳數與化學位移的關係。 此一研究除能增進吾人對新穎奈米結構碳材料基本物化特性之了解外，並將有利於提昇類似碳材料在燃料儲存之開發、製備與其在能源相關議題之應用。Item 具兩對雙硫鍵胜鏈折疊之分子動力學模擬(2005) 蔡宜倫本論文是利用分子動力學模擬研究具有二組雙硫鍵的螺旋胜鍵的再折疊機制。在23條軌跡中，有20條軌跡折疊時間平均約10奈秒，其餘3條軌跡在100-200奈秒的模擬時間內並未能折疊至自然狀態。另外，不同起始軌跡23條軌跡中，有16條軌跡折疊至自然狀態，平均折疊時間約10奈秒，統計結果與之前結果有良好的一致性。在未折疊至自然態的8條軌跡中，觀察到其中5條軌跡形成中間態主因為非局部性、非自然氫鍵，而後更進一步地分析其餘3組軌跡，發現模擬時若有2組以上非自然氫鍵存在時，十分容易形成中間態構形，另外，我們也作了疏水聚集的測試，發現影響疏水作用力對折疊過程並無顯著影響。就目前所知，是首次以具有雙硫鍵的短胜鍵所進行的分子動力學模擬。Item 磊晶氮化鎵奈米線在藍寶石晶圓之製備及光電性質(2005) 王曉雯奈米線奈米管等一維奈米材料，因為在化學及物理上新穎且有趣的特 性而受到廣大的重視，一維半導體結構也被視為作為奈米尺寸電及光電 元件最普遍的材料。然而，處理這些奈米材料的電性接點相當不易，侷 限了其應用。我們製備了一個新型的金屬-半導體-金屬(M-S-M)的紫外光 偵測器，用磊晶氮化鎵奈米線作為光導材料。氮化鎵薄膜層用標準的微 影蝕刻技術以及反應性離子蝕刻技術來製造出溝槽寬10微米的M-S-M結 構。催化成長出連接兩端氮化鎵塊材的磊晶氮化鎵奈米線，其平均直徑 50±5 奈米，長度10±2 奈米。光導量測顯示出氮化鎵奈米線在3.4eV有 個內價帶躍遷的單一吸收。而且此紫外光偵測器量測出最大的反應度可 達到4×104 A/W，這個值遠遠大於已知的氮化鎵薄膜紫外光偵測器兩個 數量級以上。這樣高的光反應性或許來自於一維材料中較少的晶格散射 以及較高的載子遷移率。Item 改良磺化三聚氰胺甲醛樹脂之合成與性質分析(2005) 楊銘峰強塑劑是製備高性能混凝土的重要組成。本研究利用三聚氰胺、甲 醛、亞硫酸氫鈉進行加成、磺酸化反應，所得之單體再與氯醋酸鈉進行接羧縮根、縮合及重組反應。改變接羧縮根反應時的pH 值、溫度、時間、及氯醋酸鈉與亞硫酸氫鈉的莫耳比例，得到一系列不同分子量之改良磺化三聚氰胺甲醛樹脂（MSMF），並以FT-IR、1H-NMR、13C-NMR 來鑑定其結構。 本研究探討MSMF 之重量平均分子量（Mw）與酸根比例對水泥漿體之 擴散直徑、坍度維持、視黏度、表面電位之影響，並與傳統的SMF 及商用羧酸系HP100、磺酸系HPC1000 進行比較。 研究結果顯示經過改質MSMF 的水泥漿體流動性優於SMF，可減少坍 損，酸根比例接近的MSMF，Mw 較大者，所測得水泥漿體流動性與坍度維持較佳，視黏度較小，漿體表面電位有愈大的趨勢。分子量相近的MSMF，隨著羧酸根的比例增加，漿體的流動性逐漸變好。Item 結合POE與合作學習法對國三學生學習電流的化學效應之研究(2005) 羅焜榮POE教學策略是預測（predict）、觀察、（observe）、解釋（explain），由White＆Gunstone（1992）提出的一種教學程序，可以在教學時引發學生的想法與探索學習單元有關的知識，而先前的知識會影響他們對學習的觀察與解釋。 合作學習（Cooperative Learning）是一種小組學習，讓每位學生透過分工、小組成員互動過程中相互學習的所謂累積智慧 (Collective Interigence)的教學方法。此種方法可促進學習者的成就與正向的人際關係。進行合作學習活動需兼顧五項基本要素：建立積極的相互依賴關係、促進面對面的互動、強調個人績效責任、教導合作技巧、進行團體反省歷程。 本研究目的在於探討九年一貫自然科課程中電流的化學效應，以POE教學策略結合合作學習法之學習情形與成效。研究樣本為桃園縣93學年度某國中三年級學生，由研究者授課之班級中選取兩個班級，一班為實驗組，實施結合POE與合作學習法進行教學，另一班為控制組，則實施傳統講述與實驗課一般分組學習法進行教學。 實驗研究採質與量的研究法，質的方面以學習單、單元學習心得、訪談、教學心得日誌等質性資料作為研究工具，對實驗組蒐集質性的資料，進行歸納、分析、比較；量的方面以準實驗設計研究法，以研究者編製的「電流的化學效應成就測驗」、「自然科學習態度量表」，比較兩組學生學習電流的化學效應的學習成就、學習態度、學習方法的差異。 研究結果發現： 一、在學習的過程，實驗組的同學有較多的互動機會，也能提高學習的注意力，大多數的同學對這種小組共同參與累積智慧的方式上課很喜歡。要注意的是在小組討論有離題時應即時提醒，互動不佳的組員應給予調整。以小組競賽的方式，可提高合作學習的成效。 二、在電流的化學效應成就測驗，實驗組與控制組經過教學後，後測成績皆高於前測，經t檢定後達顯著差異，表示兩組經過教學後成績都有進步。兩組皆以前測成績為共變數，兩組不同「教學法」與將學生分成「高、低成就」為自變項，以後測成績為依變項，對後測成績進行雙因子共變數檢定，發現未有交互作用，於是進行單因子主要效果的事後比較，即對單因子主要效果檢定，F值達顯著，進行平均數調整後分析，發現兩組高成就學生的學習成效優於低成就學生（F＝26.411，P＝.000）；實驗組的學習成效優於於控制組（F＝6.484，P＝.013），可能原因是實驗組的互動多於控制組，以致在單元成就測驗的表現有差異。 三、實施三個單元教學活動後，學生在對自然科學的態度量表中「學習態度」向度的表現，經t檢定後未達顯著差異，即實驗組與控制組的「學習態度」表現，在教學前後沒有顯著的差別，可能的原因學生仍以過去的方式學習，且短時間無法影響學生的學習態度。在「學習方法」向度的表現，經雙因子共變數檢定，發現未有交互作用，進行單因子主要效果的事後比較，發現實驗組整體的表現較控制組佳（F＝7.946，P＝.006），原因可能是同學有較多的互動，增進彼此的學習，互相較多的討論，提供了較多的學習機會，提高了個人的學習成效並達成團體的目標。 最後，根據研究的結果，對結合POE與合作學習法的實施方式、組員的互動、任務的調整、實施前的練習、計分的方式及未來的研究，提供建議。Item 在高中數理資優班實施STS 化學教育之研究(2005) 蔡曉信本研究以台北市某公立高中數理資優班的高一學生為對象，在「化學專題研究課程」中， 選擇「水溶液」、「色素」及「界面活性劑」三個主題發展STS (science-technology-society) 教學模組，從模組學習中引導學生深入探討化學的學科內涵，寓學習於真實情境中。藉由合 作學習，讓學生從建構科學概念的理解、精熟基本實驗操作技能及科學過程技能的過程中， 培養從事基礎科學研究的能力。 為了評量此課程設計的教學成效，本研究採用「歷程檔案」作為主要的評量工具，收集 學生在教室內學習的表現，透過這些資料，教師可以看出學生在化學專題研究課程的成長與 改變，並藉此探討在數理實驗班化學課程中實施多元化評量的可行性。 研究結果顯示歷程檔案評量可以從各種角度去瞭解學生學習的情形，掌握學生由多樣化 的學習方式所呈現之多元智能表現。藉由適當的課程及評量設計可引導學生對自己的學習成 果負責，並且讓學生更主動地參與評量的過程。 將STS 理念融入化學專題研究課程，有助於提升高中數理資優班化學專題研究課程的教 學效能，開發完成的STS 模組能提供有關教學人員應用於實際教學上，對於國內基礎科學研 究人才的培育應能發揮實質的效益。Item 高中化學平衡類比實驗與迷思概念探討(2005) 陳定惠中文摘要 本研究旨在探討學生對化學平衡類比實驗、類比試算表的理解和評價及其教學成效。 教學教材是以撲克牌的遊戲方法和類比試算表來類比微觀世界的簡單化學反應動態平衡；研究對象是高三學生70名，先進行前測，再進行兩堂課的教學實驗，然後作答後測，以探討學生的迷思概念及類比實驗成效，並分析不同程度的學生在類比學習的成就及迷思概念改善的情況，並且施以類比學習態度問卷調查，來瞭解學生對化學平衡類比實驗的整體評價。 主要研究發現包括： 一、化學平衡類比實驗能促進學生學習成就：進行教學過後，學生的後 測成績優於前測，且前後測成績達到顯著差異（p< 0.05）。 二、化學平衡類比實驗能幫助低程度學生學習化學平衡概念：進步成績 分析顯示，低程度組學生進步成績高於高程度組學生，且達顯著差 異（p< 0.05）。 三、70名學生對本化學平衡類比實驗的評價： 1. 有9位( 12.9%)學生自認為對本研究之類比實驗不了解，而其中有7位學生是屬低程度組學生。 2. 有3位( 4.3%)學生認為本研究之類比實驗內容難以理解，而其中有1位學生是低程度組學生。 3. 有3位( 4.3%)學生認為本研究之類比實驗內容難以和化學平衡概念對應，並且全屬低程度組學生。 4. 有5位( 7.1%)學生認為本研究之類比實驗內容對改善本身所持有之化學平衡迷思概念沒有助益，而其中有3位學生是屬低程度組學生。 5. 只有1位( 1.4%)學生對本研究之類比實驗給予負面評價，並且是屬低程度組學生。 因此，研究結果可以肯定類比實驗對學生學習化學平衡的概念，特別是學習低成就的學生，是有所幫助的。Item 氧原子與氟乙烷、聯胺分子之反應動力學量子化學/RRKM計算化學研究(2005) 黃錦旋本篇論文使用quantum chemistry/RRKM的計算方法研究O(1D)與氟 乙烷、聯胺分子在交叉分子束碰撞環境下的反應，研究各種產物生成的 反應機制及路徑，進而計算各反應路徑的速率常數及產物產率分配。在 氧+氟乙烷反應中，O(1D)會插入C－H鍵生成2-氟乙醇及1-氟乙醇，根據 氟乙烷分子結構組成，2-氟乙醇與1-氟乙醇的生成比例假設為2：3。計 算活化2-氟乙醇的分解路徑得到H、F、OH、HF、H2、H2O及CH2F產率 依序為2.4、0.3、9.6、58.5、0.4、1.2及27.7%，與先前氧+乙烷研究之計 算值H(6.7)、H2(0.8)、OH(7.9)、H2O(26.8)、CH3(60.1%)的產物趨勢相符， 其中H2O產率有明顯不同，主要是HF脫除路徑影響H2O的產率。至於1- 氟乙醇的斷鍵主產物為F自由基，脫除路徑則是HF為主。整體而言，氧 +氟乙烷的插入反應產物以HF最多(83.4%)，其次為F自由基(7.9%)，此 產物產率趨勢與氟甲烷的多重分解路徑的計算結果相符合。 在氧+聯胺反應方面，激發態氧原子可插入N－H與N－N，其中插 入N－H鍵形成活化H2NNHOH分子，由計算結果知悉此活化分子，是整 體碰撞反應產物的主要來源，其中H及OH產率為0.8、29.4%，兩自由基 生成趨勢與氧+氨的實驗值及計算值相符。整體分解路徑產物H、OH、 NH2、H2O、H2、NH3及NH產率分別是0.8、29.4、12.9、54.5、0.5、1.5及0.4%。在此反應中H2O是主產物，不似氧+氨的計算結果以OH較多， 此乃因OH基與α-氮或β-氮上的H進行脫除H2O的反應，當H2O的產率提 高時，相對地斷鍵產生OH基的比率則會降低。同時在此研究中，我們 亦計算活化N2H4O分子的H-shift反應路徑，發現此氫轉移路徑生成的主 要產物是NH3(產率1.5%)，以整體碰撞系統的產物而言，NH3不算是重要 的產物，但是NH3的生成可以確認是來自於氫轉移反應。Item 毛細管微胞電泳層析掃集濃縮法結合77 K低溫螢光光譜分析對紅葡萄酒中微量逆轉醇即時光譜的鑑定與研究(2004) 謝敏琦; Min-Chi Hsieh本研究完成首次結合線上濃縮和毛細管電泳層析低溫螢光光譜偵 測法，並同時確認紅葡萄酒中逆轉醇77 K低溫的光譜。 利用sweeping-MEKC毛細管電泳層析法進行線上濃縮並分離逆轉 醇，當逆轉醇到達偵測窗口，瞬時將溫度降至77 K，測量on-line螢光光 譜，並和標準品的77 K低溫螢光光譜作指紋比對。 偵測紅酒萃取物中的逆轉醇最佳分離條件為matrix 20 mM H3PO4，分離緩衝溶液內含30 mM H3PO4、150 mM SDS，溶液中甲醇 和水的比例為25:75 (v/v)。和normal-MEKC毛細管電泳層析法相比較， 使用sweeping-MEKC的毛細管電泳層析法，可以在偵測靈敏度上增加 1500倍。最低偵測極限是5 ppb (S/N = 3)，偵測條件為激發螢光波長313 ± 8 nm，吸收螢光波長400 ± 16 nm，使用濾光片濾掉320 nm以下的光 線。 利用毛細管微胞電泳層析濃縮掃集，結合on-line 77 K 螢光光譜偵 測法，不只可在紅酒萃取物中分離並偵測逆轉醇，且77 K低溫的線上 螢光光譜，更可確認逆轉醇在紅葡萄酒中的真實存在。