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 四羧酸配位基金屬有機骨架從無序化到結晶態的快速結構轉變以及微量苯從環己烷中吸附分離應用(2024) 江奕臻; Jiang, Yi-Zhen近年來金屬有機骨架 (Metal-organic frameworks, MOFs) 材料的研究上顯示，結晶化的MOF是由成核、非序化再到結晶化的。由於結晶過程中不同的狀態會影響成核的速率以及結構的網絡，因此了解其中的生長階段對於想要針對特定應用的MOF的合成開發顯得非常重要。然而，MOF由非序化 (Disordered) 轉變到結晶態 (Crystalline) 的過程，並未見過往的研究提出任何機制探討。本研究分為兩個部分，第一部份想探討MOF非序化轉變到結晶化的關鍵原因。承續實驗室已經開發的溶劑脫附誘導非序化及缺陷結構，可快速驅動MOF結晶成有序孔洞結構，本研究將往更廣的面向去討論不同四羧酸配位基的MOF—NU-1000(Zr)、NU-901(Zr)以及MFM-300(M) (M=Al、Ga、Sc、Fe)，是否也具有類似的結構轉變現象。透過粉末X射線繞射 (PXRD)、場發射電子顯微鏡 (FE-SEM) 和比表面積及孔隙分析儀，本研究證明以雙溶劑交換 (Two solvents exchange, TOSE) 及加熱抽真空 (Heat under vacuum, HEVA)手法處理的產物依然保有與文獻記載相似的MOF結構、形貌及吸附性能。並透過結晶度計算以及自動電位滴定儀的實驗結果分析，證實了MOF晶格從初合成的非序化結構到因溶劑脫附誘發快速結晶化的過程。本研究更進一步大幅縮短了合成的時間，找出MOF能保持高度結晶性最佳的轉換方法。第二部分中，本實驗探討了如何在液相環境中將微量苯從環己烷中吸附移除。目前，全球生產的環己烷中約有80 ~ 85 %是透過苯的還原加氫反應獲得的，該反應會產生環己烷和殘留苯的混合物。由於苯具有相當高的毒性，並會對人體產生短期或長期的健康影響，因此生成環己烷時必須先純化，除去未反應的苯。根據目前市面上化學品公司的表明，環己烷的成品通常含有低於50 ppm的苯。本研究選用MFM-300(Sc)及MFM-300(Ga)作為吸附劑，其孔徑大小約為6.5 Å，具有四羧酸配位基與金屬團簇結合形成的通道型結構，可以有效的將苯捕捉在孔洞中，並且產生大量主體客體或客體客體之間的 π - π 電子作用力。本研究透過氣相層析質譜儀 (GC-MS)，分析攪拌吸附後環己烷溶液中微量苯的殘留量。結果表明，在苯濃度約為50 ppm左右的環己烷中加入MFM-300(Sc)或是MFM-300(Ga)作為吸附劑，經過七至八次吸附循環後可以有效的降低苯的含量至將近0 ppm。Item 鋁金屬有機骨架在酸鹼溶液處理下晶態轉變之研究(2024) 呂沛儒; Lu, Pei-JuItem 鋁金屬有機骨架由非序化中間物轉換至結晶態之研究(2023) 林鉊軒; Lin, Zhao-Xuan本論文研究鋁金屬有機骨架由非序化至有序化的結構轉換過程，在第一部分中，挑選三種不同結構的鋁金屬有機骨架，分別是MIL-53、MIL-100、CAU-10，在不同反應時間下合成非序化的中間產物後，透過雙溶劑置換及加熱抽真空將溶劑脫附並促使結構重排進而探討結晶化的過程，鑑定方式則用粉末X光繞射儀(PXRD)、場發射式掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、比表面積及孔隙分析儀及熱重分析儀(TGA)等觀察MOF的結構、形貌及吸附性能等等，結果說明可以透過雙溶劑置換及加熱抽真空促使MOF骨架有序化，在PXRD中可以看到結晶訊號由非序化到有序化，且在較短時間合成的產物也具有與文獻時間合成的產物相似的性能。第二部分則針對熱/室溫DMF純化動作探討對MOF結構的影響，結果顯示在PXRD沒有表現出明顯的差異性，而經過熱DMF攪拌清洗的產物在比表面積及氮氣吸附量會有所下降，而在場發射式掃描電子顯微鏡可以觀察到MOF在經過熱攪拌清洗會具有尺寸較小的晶體出現，從上述結果顯示出熱DMF會對MOF造成破壞性。Item 鋯金屬有機骨架無序到結晶化的快速轉換(2023) 黃依涵; Huang, Yi-Han本論文研究鋯金屬有機骨架 (Metal-Organic Framework, MOF) 從無序化到有序化快速轉換的過程，主要討論UiO-66、UiO-66-NH2和MOF-808這三個MOF。第一部分研究發現，鋯金屬MOF合成後的產物在尚未純化以及活化前，在溶劑中為非結晶態。通過雙溶劑置換（TOSE）和真空下加熱（HEVA）進行MOF合成的後處理，在PXRD圖可以看到晶相訊號的確有從弱到強的現象，也就是MOF從非晶相轉為晶相，且當反應時間縮短時，雙溶劑置換和真空下加熱的後處理方式也使MOF具有一定的結晶性。第二部分針對加熱反應方式進行探討，將烘箱改爲加熱攪拌，證明了這種一般的加熱反應方式相對烘箱加熱，可以更縮短反應時間時、容易量產化，也可使MOF具有好的結晶性，且比表面積與文獻資料沒有明顯差異。第三部分，文獻中雙溶劑置換的方式有簡單滴管清洗、室溫攪拌、加熱攪拌等，此處進一步討論了不同雙溶劑置換方式對MOF的影響，結果顯示室溫攪拌清洗的方式不利於缺陷的修復甚至破壞MOF的結晶性。Item 鋁金屬有機骨架超疏水修飾研究及乳化液油水分離應用(2022) 呂柏毅; Lu, Po-Yi金屬有機骨架(Metal−Organic Frameworks, MOF)作為有機無機多孔材料，一直以來以其極高的表面積、可調節的孔徑和可調節的內表面特性而聞名。除了這些特性，其結構中有機和無機的部分具有很好的可變性，使MOF在環境保護的應用上越來越受到關注，因此本研究中，結合鋁金屬MOF和美耐皿海綿兩種多孔材料，並進行油水分離應用，以因應日趨頻繁的油洩漏事故和工業有機溶劑廢水排放等問題。本論文第一部分研究中，發現「溶劑置換」和「加熱抽真空」對晶格重排的重要性，並藉由溶劑脫附誘導鋁MOF結晶化，觀察其晶格非序化(Amorphous)到結晶化(Crystalline)的過程。此外，在合成鋁MOF的過程中，試著找出最佳合成條件。第二部分研究中，藉由配位基中四嗪環(tetrazine)結構對雙鍵的點擊反應(click reaction)，以共價鍵的形式將疏水分子多面體倍半矽氧烷寡聚物(POSS)修飾到鋁MOF上，使得鋁MOF產生超疏水特性，其水接觸角高達162.2 o。更進一步，將超疏水鋁MOF與美耐皿海綿結合，形成超疏水複合材料，水接觸角為160.3 o，並在乳化液油水分離中有很好的表現，油純度>99.99 %，對於有機溶劑也有很好的吸附表現，能吸附自身重量的129倍。Item 親水性鋁金屬有機骨架之快速合成及吸水應用(2022) 呂紹宏; Lyu, Shao-Hung在現今主流的有機金屬骨架(Metal-Organic Framework, MOF)合成策略中，都有一個步驟是將MOF孔洞內的溶劑移除，藉由此步驟可以提昇MOF原本的結晶性。因此本論文想探討在MOF的合成過程中是否需要如同文獻中記載得那麼長的合成時間。並更進一步去探討，去除MOF中的溶劑是否能促使無續化的材料轉變成節晶化的才料。本論文選用作為研究目標的為鋁金屬的方形微孔MOF，分別為MIL-160、MIL-53-TDC、CAU-23和MOF-303。移除溶劑的方法為加熱抽真空(Heat Under Vacuum, HEAV)，藉由高溫真空的環境使溶劑脫去並觸發MOF的結構變化。為了驗證加熱抽真空的效果，本論文將大幅縮短反應時間合成出無序化的初合成材料，並且藉由回流反應將溫度拉高至溶劑沸點加速結晶化的過程。實驗中將MOF分成三個階段並利用PXRD觀察，分別為初合成、溶劑清洗後跟加熱抽真空後，從這三個階段的變化觀察到MOF在經過加熱抽真空後從先前的幾乎無序化轉變成了具有結晶性的材料。為了能夠確保極短時間合成出的MOF依然具有如同文獻記載的應用性，本論文分別做了氮氣比表面積及孔徑(Surface Area and Porosimetry Analyzer)的分析、材料外觀的分析(SEM)、熱穩定性的分析(TGA)、水分子的吸脫附測試及產重的統計。根據分析的結過發現極短時間合成的MOF依然保有如同文獻記載的比表面積及熱穩定性。在水分子吸脫附的分析中也依然具有如同文獻般良好的表現，且低分壓的等溫梯度吸附水分子可以應用在乾燥的沙漠中。在此便成功的大幅縮短MOF的反應時間且依然保有MOF原先的應用性。Item 溶劑脫附誘導金屬有機骨架之快速結晶研究(2022) 錢毅; Chien, I金屬有機骨架(MOF)成核過程主要以溶劑中自組裝而直接生成有序的結晶性多孔材料，但其製程需要花費高昂的時間成本，本研究以第四代MOF的無序化及缺陷結構為基礎，以短時間合成MOF的前驅物後，透過加熱抽真空的溶劑脫附，驅動無序化結構轉成高度結晶化之孔洞結構，並驗證了不同價數金屬與多牙配位基的前驅物符合溶劑脫附誘導快速結晶化的轉化過程，並優化各MOF結構的反應時間與條件。論文的第一部分探討了三種不同拓樸結構的MOF材料: PCN-222(Zr)、PCN-333(Al)與PCN-777(Zr)，前驅物在雙溶劑置換下透過加熱抽真空的溶劑快速脫附方法，使其由無序化轉為有序化的過程。在性質鑑定上，以粉末X-ray繞射(XRD)進行結構鑑定，場發射式掃描電子顯微鏡(FE-SEM)進行顆粒形狀的觀察與比表面積及孔隙分析儀(BET)檢測吸附效能，結果證明了溶劑脫附誘發快速結晶化的轉化。第二部分實驗優化三種MOF結構的反應時間，藉由調控前驅物的反應時間，並經由溶劑脫附誘發快速結晶過程後進行性質鑑定，結果表明原始產物需要反應時間12小時到2天不等，再藉由溶劑脫附誘發快速結晶過程可以使反應時間壓縮至2~3小時，時間壓縮將近25% ~ 95%，並具有相近的孔洞性能。第三部分實驗為了拓展了溶劑置換的應用，藉由溶劑置換下添加客體分子或是在反應過程中額外添加調節劑及添加劑等方式，再經由XRD與BET等鑑定結果後，顯示了外添加調節劑對於溶劑脫附誘發快速結晶過程也有正向的輔助效果。Item MTN型金屬有機骨架由非序化中間體轉變為結晶態的快速途徑研究(2022) 張嘉芳; Chang, Jia-Fang金屬有機骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)為具有結晶性與有序多孔性的材料，其結晶關鍵步驟是從溶液中形成的，儘管此步驟很重要，但 MOF 結晶的途徑一般是通過加熱混合溶液、冷卻它們然後繼續所謂的活化過程而發生，並且MOF的結晶最終狀態會影響其應用性能表現。本研究透過雙溶劑置換(two solvent exchange, TOSE)-加熱抽真空(heat under vacuum, HEVA)的方式快速驅動非序化團簇(amorphous clusters)轉變為結晶(crystalline) MOF，並延伸此一新發現，可將反應時間大幅縮短到2~4小時。 研究分成三個部分，在第一部分中，探討PCN-333及MIL-101兩種皆是MTN型沸石拓譜結構的MOF，在加熱反應後經由雙溶劑置換(TOSE)-加熱抽真空(HEVA)的方式誘導MOF之快速結晶化，並且透過結果展現出與原始文獻合成方式得到相似或更高的比表面積。第二部分中，研究PCN-333及MIL-101兩個MOF在較短時間反應的最佳條件。在PCN-333系統中之MOF PCN-333-4h-HEVA具有最高比表面積4,463 m2/g，孔徑分布為39.5及48.1 Å；在MIL-101系統中MOF MIL-101(10HF)-11.1h-HEVA之具最高比表面積2,739 m2/g，孔徑分布21.3及27.4 Å。 第三部分中，利用粉末X光繞射儀和場發射式電子顯微鏡來觀察MOF在反應結束後溶劑清洗過程中的晶體形貌轉變，且比表面積達MOF的最佳條件。Item 溶劑脫附誘導鋁金屬有機骨架之快速結晶合成研究(2021) 劉湋鈴; Liu, Wei-Ling在金屬有機骨架(Metal-Organic Frameworks, MOF) 材料的結構前瞻晶體工程研究開發中，第四代MOF的非序化以及缺陷結構特徵，大幅提升MOF建構骨架的自由度。本研究以加熱抽真空的溶劑脫附方式，快速驅動MOF從無序化結晶成有序孔洞結構，並且聚焦於鋁MOF孔洞材料在溶劑脫附誘導快速結晶化的優化反應參數研究。 研究分成三個部分，在第一部分中，探討三種不同有機配位基，在加熱反應後經由雙溶劑置換下，透過加熱抽真空的溶劑快速脫附方法，可誘導鋁MOF之快速結晶化，同時大幅縮短反應時間至三十分鐘來合成MIL-68等結構MOF，並且觀察到晶格非序化(Amorphous)結構因溶劑脫附誘發快速結晶(Crystalline)的過程。 第二及第三部分中，研究反應參數優化得到Al-SDC-68及Al-DMDA-68兩個MOF的最佳條件，在Al-SDC-68系統中之MOF B10具有最高BET比表面積2585 m2/g，孔徑分布為15.2及27.2 Å；在Al-DMDA-68系統中之MOF C12具最高BET比表面積2505 m2/g，孔徑分布18.6及31.7Å。 本論文精細研究，釐清了過去不曾討論過的反應細節，確認結合「溶劑置換」和「加熱抽真空」的關鍵方法，才能夠實現奈米晶種快速聚集且結晶化。未來研究展望，將可開發應用在MOF工業化製備、奈米複合材料與製備MOF薄膜等不同領域。