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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    金/銀奈米島狀薄膜的電漿子增強光催化二氧化碳還原的研究
    (2021) 許田叡; HSU, Tien-Jui
    摘要 近年來全球暖化日益嚴重,其中二氧化碳是溫室效應的重要因素之一,因此封存二氧化碳以降低大氣中的二氧化碳濃度,成為人類近年來的重要課題。利用太陽光的能量,在光催化劑上驅動二氧化碳轉化為可再生能源,提供了一個環保且永續的策略。目前以半導體氧化物為主的光催化劑已經有許多文獻發表,但受限於有限的光譜吸收範圍,使其光催化效率有所耗損。由近期的文獻可知,使用貴金屬作為光催化劑,可以產生如甲烷、乙烷、丙烯等碳氫化合物,使其在光催化的領域上逐漸嶄露頭角,成為具有潛力之光催化劑,但其產率及選擇率仍有很大的進步空間且對於反應機制了解有限。本篇材料使用晶種成長法製備金奈米島狀薄膜(Au nanoisland films, Au-NIFs)以及銀奈米島狀薄膜(Ag nanoisland films, Ag-NIFs)。由於金屬奈米材料具有強烈的表面電漿共振(Localized surface plasmon resonance, LSPR)效應,可提升光催化活性,增強二氧化碳還原反應(CO2 reduction reaction, CO2RR)。本篇將Au/Ag-NIFs生長於ITO玻璃上,研究其光催化效果,並進一步藉由控制gap distance的大小,分析金屬奈米島狀結構,以探討對還原產物的選擇性及產率的影響。由光催化結果可得知,Au-NIFs的gap生成可以促進CH4形成,而island及nanoparticles (NPs) (不同Ag-NIFs的生長狀態)之光催化效果分別與gap length和gap distance關係呈正相關。另一方面,與Au-NIFs相比,Ag-NIFs具有較高的CH4產率及選擇性,且Ag NPs 較Ag-NIFs可能更適合用於CH4的CO2RR。由實驗結果可知,Au/Ag-NIFs的生成可以提升CO2RR光催化效果。未來期許本實驗所製備之材料可應用於光電催化二氧化碳還原領域。
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    以理論計算探討以金屬為基材的單原子催化劑上進行二氧化碳電化學還原成乙醇的反應機制
    (2020) 鄭博修; Bo-Siou Zheng
    使用過渡金屬可以改善二氧化碳還原反應的效率,及能將二氧化碳轉換成更有價值的產物,因為唯獨銅元素具有產生多碳產物的優點,所以被廣泛運用在二氧化碳還原反應上,2011年,Zheng教授的團隊成功合成出單金屬原子催化劑(Pt1/FeOx),並在一氧化碳的氧化反應中展現不錯的催化效果,最近,有實驗團隊使用此合成策略於二氧化碳還原反應中,發現在”以部分氧化的鈀金屬為基材的單顆銅金屬原子催化劑”上對於乙醇有高度的選擇性,所以我們將透過模擬該系統在進行二氧化碳還原的反應產生乙醇的反應路徑。 鈀金屬在二氧化碳還原的反應上對於探討產生CO具有選擇性,因此二氧化碳會先經過鈀基材還原成一氧化碳,隨後轉移至銅原子周圍進行 “氫化”及“碳-碳耦合”的動作。而最終的實驗結果顯示,在(100)系統中碳碳耦合的速率決定步驟是, COH與CHO在Pd與Cu的交界處進行耦合;而(111)系統中碳碳耦合的速率決定步驟是,CO及CHO直接在銅原子上方進行耦合的步驟。
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    以理論計算方法探討二氧化碳在混合價態的氧化亞銅表面之二碳聚合反應
    (2019) 白孝天; Pai, Hsiao-Tien
    通過理論計算研究氧化銅材料上二氧化碳還原的電催化反應。在先前的文獻中,使用混合價態的銅氧化物作為催化劑容易發生一氧化碳的二聚化反應,這些材料包括氧化銅和氧化亞銅,後者是本研究的重點。 首先,通過觀察隨著氧空缺濃度增加而造成的形成能變化,對三個不同的表面做塞選,分別為Cu2O (100),Cu2O(110)和Cu2O(111)表面。 我們發現Cu2O(110)表面在所有考慮的表面中最為穩定。此外,我們研究了C-C偶聯反應性與Cu2O(110)的氧空缺之間的相關性。我們發現,當表面的Cu+ / Cu0的比例為1:1時,上述反應最有可能發生,能障為0.71eV,為-0.37eV放熱反應。且也解釋了為何在氧化銅衍生物表面的對於乙醇有較高的產物選擇性。
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    硫化亞銅修飾二硫化錫形成奈米異質結構來提升光催化二氧化碳還原效率之研究
    (2018) 簡理軒; Chien, Li-Hsuan
    本研究利用人造光合成作用系統將二氧化碳還原轉換成碳氫化合物,作為未來新興的替代性能源,以期改善愈趨被重視的環境及能源議題,本研究以溶劑熱法合成二硫化錫與硫化亞銅,由於兩種材料的能隙大小與位置能讓二氧化碳還原反應發生,並以異質接面方式混合兩種半導體材料,有效的將激發後所產生的電子與電洞分離,並降低電子電洞輻射復合的現象,使其有較多的激子能夠飄移至材料表面進行二氧化碳還原反應;在本研究中,首先就材料的晶體結構、成份比例及元素、光學性質等特性分析,再利用氣相層析,發現二硫化錫與硫化亞銅分別能產出乙醛及甲醇,兩者材料在二氧化碳還原上具有不同之特性,經由混合兩材料形成異質結構,發現能產出乙醛與大量的乙醇,並有效地提高光化學量子轉換效率,可達到約0.048%,且乙醇是能作為燃料的碳氫化合物,最後藉由改變兩種材料的混合比例來優化反應效率,在不同比例下,本研究發現以0.5:1的比例混合硫化亞銅與二硫化錫,相較於其他比例,光化學量子轉換效率能提高至0.072%,從此研究,能證明利用p-n異質接面結構方法,能有效提高光觸媒在二氧化碳還原反應上的效率。
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    以金銅核殼奈米粒子電催化二氧化碳還原反應
    (2018) 王弘毅; Wang, Hong-Yi
    二氧化碳為造成地球上溫室效應的因素之一,因此如何降低二氧化碳的含量,便是人類近年來主要的研究課題。其中,使用電催化二氧化碳還原是其中一種重要的方法。由文獻已知使用銅金屬催化,相對於其他金屬,銅可以產生較多碳氫類產物,例如甲烷、乙烯、甲醇、乙醇等等。不過,目前的研究對於銅的催化效果尚未有定論。本篇試圖以金銅核殼奈米結構探討其催化效果,以及不同晶面對還原產物選擇性的影響。其中晶型分別為含有(111)晶面的立方體與含有(111)晶面的八面體,並由TEM、SEM、XRD、UV鑑定其結構。而還原產物以GC-TCD和GC-FID作分析,並以各產物的法拉第電流效率值來判定產物的選擇性。由實驗分析,純銅奈米立方體的還原產物主要為乙烯,純銅奈米八面體的還原產物主要為甲烷,金銅核殼奈米立方體在不同電壓下主要產物不盡相同,但是可以提高乙醇的電流效率,推斷金的加入可以降低部分反應機構的活化能,使反應機構中需要傳遞較多電子的醇類得以容易產生。