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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    異相催化反應之理論計算研究: 甲醇-d4分解反應與Fischer-Tropsch合成反應
    (2015) 陳惠榆; Chen, Hui-Yu
    本論文包含兩個異相催化反應之理論計算研究:甲醇-d4在Rh催化劑分解反應及Fischer-Tropsch(F-T)合成反應。在第一個主題中,我們計算甲醇-d4在Rh(100)、放大的Rh(100)e及球狀Rh38表面,脫氫產生CO及D2分子的反應路徑,與表面大小的相關性,且與真空實驗系統做比對。由計算結果得知,在小的表面Rh38,甲醇-d4斷O-D鍵的活化能降低,使甲醇-d4容易分解,其結果與實驗觀察一致。此外,我們計算Rh表面及團簇上CO數目對吸附能的影響。CO吸附行為在平坦Rh(100)及球狀Rh38兩種表面差異甚大,在平坦的Rh(100)及Rh(100)e表面,CO分子垂直吸附於表面,然而,在球狀Rh38表面,CO分子吸附為輻射狀,此吸附結構會造成CO在球狀Rh38表面分子間作用力較小;因此,隨著CO覆蓋率上升,在Rh38表面吸附能下降幅度較Rh(100)表面為平緩。 在第二個部分中,我們探討Fischer-Tropsch (F-T) 合成反應在Ru(0001)和Co(0001)表面的反應機構。根據計算結果可知,不論在Ru(0001)還是Co(0001)表面,CO傾向生成中間物CHO;在Co(0001)表面,CHO會繼續氫化生成CH2O及CH3O,但在Ru(0001)表面則是傾向斷C-O鍵。此兩表面路徑差異,對應在Co催化劑上有高的CH4選擇率,而在Ru催化劑則是生成含碳長鏈產物。因此,我們利用物理方法:改變表面粗糙度,及化學方法:表面加入promoter,增加Co催化劑活性作為改善。在物理方法中,我們計算波浪狀(11-20)及(1-100)表面,發現CO斷鍵在此兩表面更為容易,減少CH4選擇率。在化學方法中,探討加入Na及K金屬的Co(0001)表面,由計算結果得知,Na及K提升CHO的C-O斷鍵能力,大於氫化能力,增加F-T合成反應活性。
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    利用密度泛函理論與動態蒙特卡羅法研究Fischer-Tropsch合成反應
    (2015) 盧俊宇; Lu, Chun-Yu
    本篇論文是探討Fischer-Tropsch合成反應(以下簡稱F-T合成反應)路徑機構,利用密度泛函理論與動態蒙特卡羅模擬實驗上以Ru(0001)和Co(0001)表面作為催化劑的化學機制探討。我們先以密度泛函理論計算所有事件中間產物,從CO和H2反應形成C1(甲烷)和C2(乙烯、乙烷)等產物的吸附最佳位置,以及利用微動彈性帶方法找出各反應事件的活化能。所得吸附能和活化能讓我們適用於動態蒙特卡羅模擬實驗,並且可以揭示反應機制變化以及反應產物的選擇率。由動態蒙特卡羅模擬找出Ru和Co催化反應機構的差異,發現Ru(0001)與Co(0001)表面進行F-T反應在起始活化CO反應皆選擇氫化產生CHO路徑,在Co(0001)表面上我們可以看到CHO中間產物可以進一步氫化產生CH2O或CH3O,或是直接型CO鍵斷裂行成CHx產物群聚於表面,所得CHx具有氫化生成CH4的更好機會。而Ru表面趨向CHO的斷氧反應產生CH中間產物聚集於表面利於碳長鏈加成為C2產物,與Co表面最大的不同便在於此,我們也看到在同溫度的情況下,產率方面以Ru表面較好。因此我們探討了400~520K的溫度對兩表面的產率變化,發現隨著溫度上升,長碳鏈的選擇率也上升,以及針對於Co表面的改良,讓表面能脫離卡在CHO與CH2O的加脫氫反應的產率干擾現象,也得到了更高的長碳鏈產率,從動態蒙特卡羅模擬的結果,我們合理推測:在CHO中間產物的加氫生成CH¬2O以及斷氧產生CH的路徑與F-T反應長碳鏈產物的選擇率關係密切,因此只要在這個步驟上能有效的改良便能使F-T反應的轉換效率提升。