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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    可控型態的鉑錫合金奈米線作為有效的甲醇及乙醇氧化反應之電催化劑
    (2021) 周柏宇; Zhou, Bo-Yu
    直接酒精燃料電池(DAFC)是一種對環境友善且高效的能量轉換裝置。本論文主要講述陽極材料Pt3Sn奈米線通過雙功能效應及結構效應來優化,並應用在直接酒精燃料電池上。Pt3Sn奈米線是通過甲酸還原法製備的,並透過場發射式掃描電子顯微鏡 ( FESEM )、穿透式電子顯微鏡 ( TEM ) 、粉末式X光繞射儀 ( XRD )、能量散射光譜儀 ( EDS ) 、X光光電子光譜儀 ( XPS ) 進行物理及化學性質鑑定。活性及穩定性則是使用甲醇氧化反應(MOR)和乙醇氧化反應(EOR)來測試。電化學的結果顯示出雙金屬Pt3Sn觸媒具有比純Pt更好的性能,是因為雙功能機制。奈米線的結構效應顯示出更進一步的增強,藉由通過改變製造過程中的反應物濃度以及反應時間進行優化。以較低濃度製備的樣品(LC-Pt3Sn-144H)需要更長的反應時間才能獲得最長的奈米線,並顯示出最佳的甲/乙醇氧化反應活性和穩定性。高濃度樣品(HC-Pt3Sn-48H)可以顯著的減少製造時間以達到相似的催化劑結構和電化學性能。本論文所設計的觸媒以雙功能機制和結構效應應證,並展示出有效的方法優化製成。
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    機理性地探討甲醇及乙醇氧化反應於鉑二元與鉑錫三元 (銀、銅、釕)合金觸媒
    (2020) 秦宇; Chin Yu
    此次研究主要探討甲醇及乙醇氧化反應(MOR/EOR)作用於碳黑XC-72上的金屬觸媒PtM/PtSnM(M = Ag,Cu,Ru)。所有合金觸媒都以含浸法合成,利用能量色散X射線光譜儀 (EDS)、粉末式X光繞射分析儀 (XRD) 及X光光電子光譜儀 (XPS) 來分別鑑定元素組成,晶格結構和各金屬氧化態。電化學實驗以循環伏安法 (CV) 檢測甲醇、乙醇氧化反應 (MOR/EOR) 活性以及合成的催化劑反應活性面積 (ECSA) ,而以計時電流法(CA)檢測合成的催化劑的穩定性。此外,我們採用傅立葉轉換紅外光譜儀 (FTIR) 來研究反應中產生的中間體和產物,以便了解其反應機制。在我們的電化學結果中可以發現Pt3Ag1Sn1具有最佳的MOR活性,但穩定性不佳。Ag的加入改變Pt表面的電子結構,讓甲醇的第一步反應快速進行,但是中間產物CO的脫附反而難以執行;Sn的加入能夠利用其吸附的氧來加速氧化中間產物,釋放活性表面,提升觸媒穩定性。而Pt3Ag1Sn1具有最佳的EOR活性和穩定性,Ag的加入改變Pt表面的電子結構,加強了EOR中的C2路徑反應,不易產生毒化表面的CO吸附,並且產生更強的反應電流;而Sn的加入提高了親氧性,加速了反應的進行,但其對穩定性的正面影響並不明顯。另外利用傅立葉轉換紅外光譜 (FTIR)來判別金屬觸媒的MOR/EOR反應機制,加入不同過渡金屬後產生反應路徑的變化是影響金屬觸媒的MOR/EOR 活性及穩定性的重點。MOR反應中的主要產物為甲醛及甲酸在各觸媒中都有發現;而各觸媒在EOR反應中主要的產物為乙酸,在各觸媒中以C2為主要反應路徑。而不論在MOR或EOR的IR結果中,產物產量最高的觸媒都是Pt3Ag1Sn1。
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    含十六族元素之同核(釕)和異核(釕-銅/鉻-錳)金屬羰基團簇物之合成及反應性暨電化學、電子吸收光譜與理論計算探討
    (2014) 朱晏頤; Chu Yen-Yi
    1. E/Ru/CO (E = Se, Te) 系統之研究 利用 K2EO3 (E = Se, Te) 與 Ru3(CO)12 於氫氧化鉀甲醇溶液反應,可得到四面體化合物 [HERu3(CO)9]─,若將 K2EO3 (E = Se, Te) 與 Ru3(CO)12 以不同的莫耳比於甲醇溶液中加熱反應,則可得到八面體團簇物 [ERu5(CO)14]2─ 和[HSe2Ru4(CO)10]─ 以及新穎之多核團簇物 [Te4Ru8(CO)19]2─ 與 [(H)2Se4Ru6(CO)12]2─;若將反應溶劑改為混合乙腈與甲醇之溶液,則可得到高敏感性化合物 [E2Ru4(CO)10]2─。此外,錯合物 [HERu3(CO)9]─ 可進一步與Ru3(CO)12 反應擴核形成八面體化合物 [ERu5(CO)14]2─,若將其置於鹼性條件則轉換成化合物 [E2Ru4(CO)10]2─,再者,化合物 [E2Ru4(CO)10]2─ 可分別與 K2EO3 (E = Se, Te) 反應,繼續擴核成團簇物 [Te4Ru8(CO)19]2─ 和 [(H)2Se4Ru6(CO)12]2─。除此之外,本研究亦藉由理論計算進一步探討此系列團簇物之結構轉換。 2. Se/Ru/ROH (R = Me, Et) 系統之研究 含氫配子之硒釕八面體團簇物 [(-H)Ru4(CO)10Se2]─ 和 [(3-H)Ru5(CO)14Se]─ 分別與一氧化碳及二氧化碳於 ROH 溶液中反應,可成功將一氧化碳嵌入 ROH 之 C─O 鍵或將二氧化碳嵌入 ROH 之 O─H 鍵,生成新穎之多核團簇物[{(-H)Ru4(CO)10Se2}2{Ru2(CO)4(-1:1-OOCR)}]3─和[{(-H)Ru4(CO)10Se2}2{Ru2- (CO)4(-1:1-OOCOR)}]3─ (R = Me, Et),藉由一系列實驗與理論計算加以驗證此選擇性嵌入的結果,係經由氫配子、多電子之釕金屬、帶電負性之硒原子以及團簇物之對稱性所結合之協同效應促使而成。本研究不僅提供捕捉一氧化碳及二氧化碳新的途徑亦首次發表含 RCOO─ 及 ROCOO─ 配子之硒釕團簇物之有效的合成方式。 3. Se/Ru/CuX (X = Cl, Br, I) 系統之研究 利用含硒之釕八面體化合物 [SeRu5(CO)14]2─ 與不同當量之鹵化亞銅於適當條件中反應可成功合成出一系列單銅蓋接八面體團簇物 [SeRu5(CO)14CuX]2─ (X = Cl, Br, I)、雙銅蓋接團簇物 [SeRu5(CO)14(CuX)2]2─ (X = Cl, Br)、雙銅橋接團簇物 [Se2Ru4(CO)10(CuX)2]2─ (X = Cl, Br, I)以及四銅橋接之雙八面體化合物 [Se2Ru10(CO)28Cu4X2]2─ (X = Cl, Br)。為探討此系列團簇物之轉換關係,將單銅蓋接化合物 [SeRu5(CO)14CuX]2─ 與 CuX 反應,可成功擴核成化合物 [SeRu5(CO)14(CuX)2]2─ (X = Cl, Br),其亦可經由偶合反應繼續擴核成四銅橋接之雙八面體化合物 [Se2Ru10(CO)28Cu4Br2]2─,再者,若將 [Se2Ru10(CO)28Cu4X2]2─ (X = Cl, Br) 以MeCN為溶液於室溫反應,則可轉換成以八面體 Se2Ru4 為主體之化合物 [Se2Ru4(CO)10(CuX)2]2─。此系統亦搭配理論計算針對結構轉換、電化學分析及紫外可見光光譜進行系統化的探討,並進一步與已發表之含碲與釕團簇物比較。 4. E/Cr/Mn (E = S, Se, Te) 系統之研究 將硫或硒粉末與鉻及錳金屬羰基化合物於鹼性的甲醇溶液反應,可直接合成出混合金屬團簇物 [E2CrMn2(CO)9]2─ (E = S, Se),而相似的碲化合物 [Te2CrMn2(CO)9]2─ 則藉由環狀化合物 [Te2Mn2Cr2(CO)18]2─ 進行合環反應得到。化合物 [E2CrMn2(CO)9]2─ (E = Se, Te) 可進一步與一氧化碳反應,得到一氧化碳嵌入並伴隨 Cr─Mn 鍵斷裂之四角錐化合物 [E2CrMn2(CO)10]2─,此外化合物 [Te2CrMn2(CO)10]2─ 具有兩個未成對電子,而 [Se2CrMn2(CO)10]2─ 則由光譜推斷其屬逆磁性物種。再者, [Te2CrMn2(CO)10]2─ 可與一氧化碳繼續反應並藉由Mn─Mn鍵斷裂形成錯合物 [Te2CrMn2(CO)11]2─。此系列團簇物之轉換關係、電化學分析及紫外可見光光譜亦藉由理論計算進行系統化的探討與比較。
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    含主族元素 (Se、Bi) 與過渡金屬 (Mn、Ru、Mo) 團簇化合物的合成與其反應探討及化性與物性研究
    (2010) 邱蓉怡; Jung-I Chiu
    1.Se─Ru─CuBr系統 [SeRu5(CO)14]2─ 可經由改變不同當量CuBr及不同條件下,可得一系列Se─Ru─Cu新穎化合物,單銅 [SeRu5(CO)14CuBr]2─、鄰邊雙銅 [SeRu5(CO)14(CuBr)2]2─、四銅 [Se2Ru10(CO)28Cu4Br2]2─ 和雙銅 [Se2Ru4(CO)10Cu2Br2]2─,這一系列化合物間存在有趣的轉換關係;進一步研究及其電化學和紫外/可見光光譜,利用理論計算來佐證實驗中所得到的結果,並探討CuBr對金屬核SeRu5 vs. Se2Ru4的影響,此外與以往Te─Ru─Cu化合物比較探討主族關係的影響。 2.Bi─Mo系統 利用 [Bu4N][BiMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3Na] 與一系列金屬鹽類反應,生成 [Bu4N][BiMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3ML] (ML = Li, Pb(NO3), Cd(OAc), Ca(OAc), HgCl2, ZnCl),而與Pb(OAc)2和Ca(MeCN)2試劑在MeOH溶劑下反應則分別得 {[[Bu4N][BiMo3(CO)9(-OMe)3Pb(OAc)]}2與[BiMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3Ca(CH3CN)2]。進一步改以滴加不等當量的離子搭配紫外/可見光光譜,觀察陽離子捕捉和交換情形,此外對照原合成的實驗結果,討論離子進入對整個化合物的穩定性,再藉由TDDFT的理論計算探討其電子吸收能量躍遷形式。 3.Se─Mn系統 將化合物 [Se10Mn6(CO)18]4─ 與一系列含鹵素氧化性試劑反應。[Se10Mn6(CO)18]4─ 於CH2Cl2溶液下反應可得 [Se8Mn4(CO)12(CH)2]2─,若以MeCN為溶液與BrCH2CH2Br或碘進行反應,則生成化合物 [Se8Mn4(CO)12(Se)2]2─,而與CuCl反應,則得到未知之化合物及氧化性產物 [Se5Mn4(CO)12]2─,進一步探討化合物 [Se8Mn4(CO)12(CH)2]2─ 和[Se8Mn4(CO)12(Se)2]2─ 之間的結構轉換關係,並討論其電化學、光物理性質進行研究。
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    生物分子與金的作用關係: 電化學及合成奈米粒子的探討
    (2007) 葉伊純; Yi-Cheun Yeh
    溴化四辛基銨(Tetraoctylammonium bromide (TOAB))所修飾的金電極被用來探討細胞色素C (cyt c )的電化學反應。Cyt c會經由擴散方式進入TOAB中。且其氧化還原電位從原本的0.025 V (vs. SCE) 變成 -0.1V (vs. SCE), 此結果顯示出TOAB在金電極表面所形成的疏水層對於cyt c具有很強的作用力,可造成cyt c的denature現象。進一步由Spectroelectrochemistry的實驗中發現在TOAB的環境中,還原後的cyt c在UV-Vis光譜中有兩根吸收峰,分別在560 and 610 nm的位置。因此可推斷此時的活化中心應變成接上氧氣的低自旋六配位鐵口卜口林錯合物。 Cyt c可對HAuCl4進行還原作用而產生不同形狀的金奈米粒子。 在穿透式電子顯微鏡(TEM)的觀察下,50 mM的氯離子會使得金奈米粒子顯現出不規則的扭曲狀。溴離子的加入會誘導金奈米形成三角形、五邊形、六角形以及棒狀的結構。溴離子會抑制金奈米的形成。在pH 3時,含有氯離子的cyt c-HAuCl4溶液中亦可形成不同形狀的金奈米粒子,且藉由TEM的解析顯示出polypeptide環繞在金奈米周圍,此係分子的作用力使得金奈米有聚集作用產生。 在以cyt c為還原劑的條件下,金奈米粒子的形狀及大小可藉由還原電位、溫度以及pH值的調控而獲得。
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    (2-膦酸乙基)-4,4’-氯砒碇與5-N,N-甲基胺基-1-磺醯氯電極的製作與應用
    (2005) 梁任鈞; Liang Jen-Jiun
    實驗結果顯示:部分發光與敏光物質,如5-N,N-甲基胺基-1-磺醯氯 (Dansyl chloride)與 4,4`-砒碇衍生物(Viologen)對環境中酸鹼值變化極為敏感,並可經由化學修飾法,將之固定修飾於TiO2或SnO2奈米微粒表面成為化學修飾電極。根據此一持性,我們可藉由反射式螢光與吸收光譜分析法環境中氫離子濃度變化進行分析,進而對生化重要物質,如葡萄糖,進行濃度檢測。若對Viologen 修飾電極施加適當電壓時,此電極會顯現藍色色澤,在600 nm處的吸收度會隨溶液pH值降低而呈線性成長。根據此一特性,我們可進一步將該電極修飾成葡萄糖偵測電極,對溶液中葡萄糖進行濃度分析。Dansyl chloride 修飾電極也具有類似應用潛力,其螢光強度會隨環境中的酸鹼值增加而呈線性成長,線性範圍為:2