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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    以理論計算探討奈米鐵銠團簇催化劑調控費托反應的產物選擇性研究
    (2020) 許合良; Hsu, Ho-Liang
    本篇藉由密度泛函理論探討奈米複合材料中鐵銠參雜比例對於費托合成反應選擇性的影響。我們以 FenRh(13-n), n=1, 2, 6, 11, 12 奈米團簇為模型分別探討二氧化碳於團簇上的碳-氧鍵斷鍵反應與一氧化碳於團簇上的氫化還原和碳-氧鍵斷鍵反應。我們發現Fe6Rh7、Fe11Rh2 和 Fe12Rh1 奈米團簇不僅對二氧化碳的碳-氧鍵斷鍵具有良好的催化效果,當一氧化碳氫化還原成 CH2O 之後,其對 CH2O 的碳-氧鍵斷鍵也有良好的催化能力。藉由分析 CH2O 的吸附結構,我們發現 CH2O 的氧原子吸附於 Fe6Rh7、Fe11Rh2 和 Fe12Rh1 奈米團簇中三鐵構型的橋位。自然鍵軌域 (natural bond orbital, NBO) 電荷分析與鍵長分析顯示當 CH2O 的氧原子接於三鐵構型的橋位時,奈米團簇有較多電子移轉至 CH2O 的碳原子和氧原子上,導致 CH2O 分子的碳-氧鍵鍵長變長而有預斷鍵的情形,進而造成 C-O 斷鍵活化能下降。另外,CH2O 分子解離而生成 CH2 和 O 後,氧原子會落入三鐵構型的中心並藉由鐵-氧之間的作用而被穩定,使得 CH2 和 O 的生成能下降。
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    巨型鐵鉑奈米粒子之製備及性質探討
    (2008) 林柏蘅
    由於具有特殊的磁學性質,如何製備高品質的 FePt 奈米粒子,並藉由控制尺寸及形狀以改變其磁性上的表現,為現今材料科學界的依個重要課題。近年來不少研究團隊致力於 FePt 奈米粒子的尺寸及形狀控制,其中Yang et al以先形成 Pt/Fe2O3 core-shell 結構後,再通入惰性氣體以還原外層氧化鐵的方式成功製備出了現今文獻所發表過尺寸最大的 FePt 奈米粒子。在本篇論文中,我們以 Fe(acac)3 及 Pt(acac)2 作為前驅物, oleic acid 及 oleyl amine 作為介面活性劑,透過多元醇還原的方式製備出了大於 60 nm 的 FePt 奈米粒子。在我們的反應系統下,先在 120 ℃ 下使金屬前驅物與介面活性劑反應形成錯合物,之後在 240 ℃ 下加入還原劑以還原生成大尺寸的 FePt 奈米粒子。我們以穿透式電子顯微鏡 (TEM) 觀察合成出的大尺寸的 giant FePt (g-FePt) 奈米粒子的形貌;以 X-ray 繞射儀 (XRD) 鑑定其晶體結構,確認所合成之 g-FePt 奈米粒子為 f.c.c.(face-centered-cubic)結構。我們藉由反應參數的調控 (如介面活性劑的比例、反應溫度、反應時間、金屬前驅物的比例等),試圖對 giant FePt (g-FePt) 奈米粒子的生成機制能有更進一步的了解。與文獻比對後,我們認為 g-FePt 奈米粒子的生成機制與”成核和生長”的概念有極密切的關係。在成核階段,成核速率的快慢會影響生成之奈米晶體的尺寸。當成核速率快時,有較高濃度的晶核,會形成較小的奈米粒子;成核速率慢時,晶核濃度較低,進而生成較大尺寸的奈米粒子。在我們的合成系統中,金屬前驅物及介面活性劑在低溫下反應形成錯合物,進而抑制了成核速率,促使晶核濃度較低,導致最終生成了較大尺寸的 g-FePt 奈米粒子。
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    二氧化鈦奈米粒子在有機氣體壓電晶體感測器之應用
    (2006) 江宜庭; Yi-Ting Jiang
    本文是發展並應用TiO2奈米粒子為塗佈物製成壓電晶體感測器去吸附各種有機氣體,當有機氣體吸附在塗佈物上,增加的質量將造成壓電晶體感測器的震盪頻率下降,藉由觀察共振頻率的改變量來達到偵測有機氣體的目的。本研究自行組裝氣體壓電晶體感測器,並使用旋轉塗佈法(spin coating)在晶片電極表面塗佈nano-TiO2/PEG來偵測乙醇、正丁醚、乙醛、丙酮、乙酸、苯、正丙胺、1-己烯、1-己炔等揮發性有機氣體。 在實驗中,首先鑑定nano-TiO2物理性質,包括UV/Vis.吸收光譜、XRD、SEM。接著探討各種揮發性有機氣體對nano-TiO2壓電感測器所造成頻率變化的影響,包括塗佈量效應、濃度效應、分子量大小、異構物的立障效應等。nano-TiO2/PEG的最佳塗佈量固定約為8μg,偵測訊號較好的是乙酸、1-己烯、乙醛、1-己炔,在脫附訊號方面,乙醛和1-己烯的脫附速率比其他有機物要來得慢,而nano-TiO2壓電感測器對有機氣體都具有不錯的偵測下限,可達ppm。對醇類而言,化合物的分子量愈大,感測訊號強度就愈大,分子量大小和訊號呈正比關係上升;立障大小也會影響訊號強弱,頻率變化量依次為1-propanol>2-propanol和1-butanol>sec-butanol> iso-butanol>tert-butanol。 本研究把nano-TiO2應用在石英壓電感測器上,對於常見的有機氣體有不錯的感測訊號,加上感測系統體積小、易自行組裝、成本低廉及靈敏度高的優點,可以廣泛應用在化學工廠和工業上對有機氣體之檢測。
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    奈米、乳霜STS模組教學之成效與科學態度探討
    (2005) 林東充
    摘要 本研究藉由與學生日常生活有關的社會問題,設計開發兩套STS模組課程:『奈米科技知多少』和『保養聖品-乳霜』,並從蒐集的數據分析此教學策略對於中學生在相關概念、學習興趣方面的成效。另外藉由科學態度量表,分析兩學校學生科學態度分佈情形,且使用偏相關統計法分析學生的科學態度和他們在STS模組教學後的科學概念成績之相關性。 本研究所開發的兩個模組分別於兩所中學(以X學校、Y學校代表)進行教學。『奈米科技知多少』模組研究對象為X學校8年級學生共30名學生。而『保養聖品-乳霜』模組研究對象為Y學校7年級學生共36名,兩校均屬於常態編班。研究結果如下: 1、 在STS教學活動後,學生的知識層面有明顯成長。使用 『奈米科技知多少』 模組之X學校學生其科學概念前、後測分數差異達23.2分;使用 『保養聖品-乳霜』 模組之Y學校學生其科學概念前、後測分數差異達19.1分。而針對平均值差異進行T檢定結果發現均達顯著值(p<0.05),說明模組活動對學生知識層面確有影響。 2、 學生在『科學的態度量表』之平均得分主要集中在2-2.5、2.5-3、3-3.5分三個區間,而樣本中科學態度分數極高的(3.5-4分)和極低的(1-1.5分)人數並不多,整體約略呈常態分佈,且超過一半的學生科學態度之平均得分比期望值高。 3、 學生的科學態度和成就測驗成績相關係數達0.543及0.629,顯示均為中度相關。而針對相關性進行T檢定結果達顯著值(p<0.05),表示兩者之間確實存在相關性,說明了學生所抱持的科學態度愈正向,多元化的STS模組活動可提供更多機會與環境提升學生的科學概念。 4、 大部分學生對本次教學活動抱持正面態度,包括認為很有趣、多元化的教學方式可以增加學習的興趣。認為模組教學比單純聽老師講解好,也希望下次教師還能使用類似教學模組的方式進行教學。 關鍵字:STS模組、奈米、乳霜、科學概念、科學態度
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    製備與鑑定新穎一維奈米結構:氮化鎵與二氧化矽
    (2003) 林宏旻; Hung Min Lin
    藉由VLS與SLS機制,我們成功地合成出具有特殊方向性的刷狀氮化鎵奈米晶體、非晶相二氧化矽奈米線,及二氧化矽包覆銦之一維奈米結構。 結合二次化學氣相沉積與氮化處理,我們製備出同質奈米接合產物--刷狀氮化鎵奈米結構其主軸奈米線直徑約70~150奈米,輻向奈米棒直徑約20~70奈米,依特殊對稱性排列於主軸上。進一步晶體結構分析得知,刷狀奈米晶體為單晶wurtzite氮化鎵結構,輻向奈米棒沿主軸之[01-1]方向磊晶而成,導致輻向奈米棒依特殊對稱方式排列。本實驗可應用於製備其他同質或異質奈米接合結構,如InN on GaN等。 此外,藉由低共熔點之鎵作為催化劑,並結合SLS機制,我們推測可於較低溫度下製備出二氧化矽奈米線。分析結果顯示,產物為非晶相二氧化矽奈米線,其直徑約10~40奈米並具有均一長度,垂直基板成長並排列成薄膜狀。實驗結果不如預期可降低奈米線成長溫度,然而此方法卻可推廣至其他低熔點金屬,催化成長高排列性之奈米線。 二氧化矽包覆銦之一維奈米結構的發現,是在成長磷化銦奈米線之偶然情況下被合成出來的。近一步鑑定得知,非晶相之二氧化矽管壁包覆著間斷的結晶性銦奈米棒,其管壁外徑約300~600奈米、內徑約200~500奈米。銦為低熔點高沸點、高膨脹係數之金屬,這使得二氧化矽包覆銦之一維奈米結構可應用於奈米尺寸下的溫度量測。 利用簡單高溫化學氣相沉積設備,我們製備出特殊一維奈米結構,關於其性質將有更深入的研究探討,而其潛在應用價值也是未來研究的重點。