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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    利用密度泛函理論計算方法探討二氧化碳還原反應在銅與金銀鋅合金及銅氧化物的催化反應機制
    (2021) 陳安潔; Chen, An-Jie
    化石燃料的過度使用導致二氧化碳含量不斷上升,危害了我們的環境及改變我們的氣候,因此有效地降低及利用二氧化碳是刻不容緩的議題。本篇研究我們將藉由密度泛函理論計算方法系統性地探討二氧化碳還原反應在以銅為基底之電催化劑其催化反應機制。在本篇研究的第一部分,我們探討了二氧化碳還原反應在銅金合金、銅銀合金以及銅鋅合金等雙金屬催化劑生成一氧化碳的反應機制。結果顯示透過應變效應及配位基效應的作用下,可以改變重要中間產物COOH、CO及H的吸附能,進而改變反應催化效果。在這些雙金屬催化劑之中,銅金合金能有效地提升COOH吸附能及降低CO及H的吸附能,提升二氧化碳還原反應及降低產氫反應的進行,且透過相同機制,我們發現銅銀鋅三元合金比二元合金又能有更好的催化效果。在本篇研究的第二部分,我們則是探討二氧化碳還原反應在以氧修飾之銅催化劑利用碳碳耦合形成二碳產物之反應機制。我們在此詳細地探討二氧化碳還原形成OCCHO中間產物在純銅(111)表面,以及當含有表面氧或含有次表面氧的銅表面之可能反應的路徑。結果顯示次表面氧的加入可以有效地提升反應的活性,然而表面氧反而會降低反應活性,其提升或降低催化活性的主要原因為表面銅價態的改變所造成。
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    二氧化碳氫化反應、Fischer-Tropsch 合成反應在M(111) (M = Fe、W) 表面之理論計算研究
    (2011) 李涵榮; Li, Han-Jung
    摘 要 第一部分 : 二氧化碳在Fe(111) 及W(111) 表面氫化反應探討 我們使用密度泛函理論來研究二氧化碳在Fe(111)及W(111) 表面的氫化反應,包括: 產物的結構、吸附能並計算氫化反應之位能圖。計算結果顯示,在Fe(111) 及W(111) 表面,二氧化碳的氫化反應有很相似的路徑,但在能量上卻有很大的不同。在Fe(111)表面,氫化產生Formate (HCOO) 和Carboxyl (COOH) 的反應能障分別為0.72 和1.75 eV,在W(111)表面則為0.79 和 2.91 eV。兩者都傾向生成Formate (HCOO-vertical) 產物。而Formate後續的氫化反應,結果顯示在Fe 及W表面都不傾向產生甲酸,而若要產生甲醇,則速率決定步驟在兩表面皆為最後一個氫化步驟,CH3O + H → CH3OH,反應能障分別為1.71 eV(Fe) 和2.18 eV(W)。為了瞭解吸附物和表面的交互作用,我們也提出電子結構等相關資訊輔以討論。 第二部分 : Fischer-Tropsch合成反應在Fe(111) 及W(111) 表面可能的反應機構探討 我們使用密度泛函理論來研究Fischer-Tropsch合成反應在Fe(111)及W(111) 表面可能的反應機制,其中包括CO的活化反應、CHx (x = 0~3) 的氫化反應及C-C單體結合反應。結果顯示不論在Fe(111)或W(111)表面,CO並不會直接斷C-O鍵,反而傾向先和表面的H原子進行氫化反應,生成中間物CHO,接著才解離C-O鍵。 CHx (x = 0~3)的選擇性,在Fe(111) 及W(111)表面,皆以CH佔大多數。最後,在Fe(111)表面,C-C 單體結合反應,傾向以CH + CH的方式進行,反應能障為0.54 eV。而在W(111)表面則可能以CO + CH 或CH + CH方式進行,能障分別為0.26 eV 和0.35 eV。為了瞭解吸附物和表面的交互作用,我們也提出電子結構等相關資訊輔以討論。
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    利用密度泛函理論計算二氧化碳還原反應在銅與銅合金上的反應機構
    (2018) 吳俊甫; Wu, Chun-Fu
    在本研究中,我們應用密度泛函理論計算研究了二氧化碳還原反應的機理,在具有前景的銅基材料催化劑中,該反應最常見的產物生成了甲醇。系統性的檢查發現,生成甲酸根 (HCOO) 和羧基(COOH) 是關鍵的兩個反應步驟。為了顯示結構效應,我們首先檢查Cu(100) 和Cu(111) 表面上的還原反應以揭示結構效應;此外,為了研究電子效應,我們還研究了在純銅、銅銀和銅金合金表面上的反應,其中銅表面25%的原子被其他元素原子替代。結構效應研究發現Cu(100) 表面上的中間體有比Cu(111) 表面更強的吸附能,誘發更多的放熱反應能量和更低的活化屏障,表示在鬆弛的Cu(100) 表面上具有更好的活性。電子效應結果表明,用銀和金取代表面銅可進一步降低能量,提高還原反應活性,而銀的取代稍好於金。在所有研究的表面上,甲酸根和羧基途徑中的速率決定步驟分別是HOCOH→COH + OH。最後,分析這些表面的狀態密度(DOS) 和相關的吸附情況,以揭示能量預測背後的化學反應。
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    以第一原理計算研究氧氣還原反應在鉑合金和鈷合金表面的活性和穩定度的趨勢
    (2017) 周宗甫; Chou, Tsung-Fu
    本論文主要以理論計算研究鉑合金及鈷合金的氧氣還原反應機制,透過第一原理計算氧氣還原反應(Oxygen Reduction Reaction)之所有中間吸附物,O*、O2*、OH*、 OOH*、H2O2*、 H2O*和H*的吸附能以及七種反應路徑,包含三個O-O斷鍵步驟和四個O-H生成反應步驟的反應能量以及活化能,並藉由計算乾淨表面以及表面吸附含氧中間產物(ORR的關鍵中間產物)的分離能量(segregation energy),比較所設計的表面合金和其ORR反應上的穩定性。 在研究鉑合金的部分,PtSn擁有比Pt更良好的活性,相較於其他PtM合金(M= Ag,Au, Co, Cu, Pd)擁有較好的穩定性,PtSn在ORR反應上,由於其較易使吸附含氧中間產物(oxygen-containing species, OCS)吸附於表面上生成穩定產物,故可以有效率提升其ORR活性以及穩定性。 對於鈷合金表面氧氣還原反應研究,加入少量白金在鈷金屬中,可以有效改善ORR活性,此外,如果加入第三種元素金做為取代,則可以更進一步改善CoPt合金的穩定性。