化學系
Permanent URI for this communityhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/57
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。
News
Browse
9 results
Search Results
Item 以理論計算的方式研究乙炔在金屬Fe(111)和W(111)以及Fe-W(111)雙金屬表面的氫化反應(2012) 張鈞智; Chun-Chih Chang本篇藉由密度泛函理論來研究乙炔分子在催化表面進行選擇性氫化反應，並且能夠順利使乙炔分子100%由氫化的方式轉換成乙烯。在我們的計算結果顯示出，利用Fe原子取代W(111)表面最上面兩層W原子形成的Fe(1,2)@W(111)表面有最好氫化選擇性效果。在乙炔氫化選擇性的反應中主要會有三種路徑發生：(1) 乙炔直接氫化至乙烯且可以順利於表面上脫附；(2) 乙炔過度氫化至乙烷；(3) 乙炔氫化至乙烯後進行C-C斷鍵形成兩個CH¬2吸附在表面。我們也針對其他雙金屬催化表面進行相同的反應(Fe(111)、W(111)以及利用不同層數所組合而成的Fe-W(111)雙金屬(在W(111)上以一層Fe原子取代形成Fe(1)@W(111)；在Fe(111)上以一層W原子取代形成W(1)@Fe(111)以及在Fe(111)上以兩層W原子取代形成W(1,2)@Fe(111))。在Fe(1,2)@W(111)表面上形成乙烯所需誇越的活化能只要0.84eV；而C¬2H4進行氫化形成C2H5所需經過的能障為2.43eV，若進行乙烯的C-C斷鍵反應則需要跨越2.27eV的活化能。以上兩種反應途徑皆較形成乙烯後直接於表面脫附(0.42eV)的能量來得高。因此在Fe(12)@W(111)表面能夠有效提升C2H2氫化的反應活性以及達到將乙烯脫附的的效果。Item 含鉍之 (鉻、鐵) 金屬團簇化合物的合成、轉換關係、化性、物性與理論計算之探討(2015) 邢凱捷; Kai-Jieah Hsing當開放型四面體化合物 [Bi{Cr(CO)5}4]3– 與 2 當量的 [Cu(MeCN)4][BF4] 試劑於 MeCN 中反應，可生成平面三角形化合物 [Bi{Cr(CO)5}3]– (1)；反之，1 可藉由與 2 當量 [HCr(CO)5]– 逆反應得 [Bi{Cr(CO)5}4]3–。X-ray 結構解析發現化合物 1 為以鉍原子為中心鍵結三個 [Cr(CO)5] 片斷的平面三角形之構型；特別的是，化合物 1 具有不飽和之 電子系統。有鑑於此，將 1 分別與 KX (X = Cl, Br, I, OH) 於 MeCN 或 THF 中反應，可生成鹵素或羥基加成之四面體化合物 [XBi{Cr(CO)5}3]2– (X = Cl, 2-Cl; Br, 2-Br; I, 2-I; OH, 3)；其中，當 2-I 與 AgNO3 反應時，可逆反應形成 1。若進一步將 1 與 Fe(CO)5 於鹼性甲醇溶液反應，可生成罕見混合鉻與鐵之四面體化合物 [Bi{Cr(CO)5}3{Fe(CO)4}]3– (4)。特別的是，化合物 1 具有溶劑化顯色 (Solvatochromism) 之特性，當其分別溶於 DMF、MeCN、Acetone、MeOH、THF、EtOH 與 CH2Cl2 時，溶液所呈現的顏色依序為紅、橘紅、橘黃、黃、草綠、碧綠與孔雀綠。本研究藉由偵測此一系列化合物之電化學、液態紫外/可見光光譜與反射式固態紫外光譜來探討引入不同鹵素與異核金屬的效應，並搭配理論計算來佐證。Item 以理論計算方式探討硫化氫分解與硫氧化反應在純金屬Ni(111)與Pt(111)以及雙金屬Ni@Pt(111)與Pt@Ni(111)表面上的反應機構(2011) 葉丞豪我們使用週期性密度泛函理論來研究燃料電池中受到硫毒化問題以及氧化去硫的反應，含硫物種如硫化氫容易吸附在燃料電池的電極上並造成硫原子和金屬電極的強烈鍵結使得電極遭受毒化降低反應效能，利用添加氧氣去除硫原子形成二氧化硫分子離開是解決辦法之一。我們計算了純金屬Ni(111)和Pt(111)表面上的硫氧化反應中的關鍵步驟：SO2生成反應中的反應能障分別是1.07 eV以及0.41 eV，顯示在Pt(111)表面上去除硫的效果比在Ni(111)表面上好。而近年來越來越多研究指出使用雙金屬觸媒可以達到比純金屬更好的催化效果，我們的結果顯示在Ni@Pt(111)表面上SO2生成的反應能障為1.86 eV而在Pt@Ni(111)表面上僅需要0.13 eV的能障即會生成SO2。因此歸納對於氧化硫生成SO2的反應而言，其反應能力優劣順序為Pt@Ni(111) > Pt(111) > Ni(111) > Ni@Pt(111)，最後經由H2S在Pt@Ni(111)表面上分解會呈現吸熱的低毒化能力以及利用高低覆蓋率(或高低壓)的反應測試中都證明了Pt@Ni(111)表面具備更優於純金屬的抗硫性。Item 以理論計算方式探討甲烷在鉑金屬/氧化石墨烯平台上的催化反應研究(2014) 林建豪; Chien-Hao Lin我們利用密度泛涵理論來計算在氧化石墨烯上吸附兩顆金屬鉑原子，並在兩個金屬原子上各別吸附兩個甲烷氣體，利用催化表面的氧化能力將其轉換成甲醇的過程。根據早期學術上的研究發現鉑金屬對於碳氫化合物的吸附能比起大部分之金屬較大，並且能加速碳氫鍵的斷裂，有利於將甲烷分子氧化成甲醇。所以在計算中，兩顆鉑原子分別吸附兩個甲烷氣體之後(其中鉑原子已和氧化石墨烯有了良好鍵結)，我們預測了多條不同氧化路徑，主要分為兩大部分。第一部分總括有三個步驟 (1) 斷其中一顆甲烷的碳氫鍵，使氫原子與氧化石墨烯上的氧原子鍵結形成氫氧根，這時所需之能量為0.34 eV。(2) 斷另一個甲烷上的碳氫鍵，使其吸附在鉑原子上形成甲基，這時所需0.51 eV。(3) 最後我們將甲基和氫氧根結合產生甲醇，此時所需能量為0.2 eV。最後甲醇脫附就完成前半部反應。而後半部反應則是再通入氧氣分子，總括有兩個步驟(1)透過O-O鍵的斷裂和氫氧基的形成，須越過0.34eV 的能障。(2) 將甲基和氫氧根結合產生第二個甲醇，此時所需能量為1.25eV，並同時填補催化表面的氧原子，使其恢復一開始的結構。 關鍵字: 鉑原子、氧化石墨烯、甲烷、理論計算Item 三氮二氧配位基鈷錯合物之合成、鑑定與 一氧化氮反應性之研究(2014) 王俊傑; WANG, CHUN-CHIEH本研究使用本實驗室先前所開發之N3O2 五牙基H2BDPP 和 H2BDPOMeP，經去質子化後與CoCl2 反應生成五配位二價鈷錯合物 Co(BDPP) (1) 及Co(BDPOMeP) (2)，並可將其氧化至三價鈷錯合 物[Co(BDPP)(H2O)](BF4) (3) 與 [Co(BDPOMeP)(H2O)](BF4) (4)。錯 合物1 - 4 使用 X-ray 單晶繞射儀解析其結構，並以紫外－可見光光 譜儀、循環伏安儀等鑑定其物性和化性。在室溫下將錯合物 1 溶入 二氯甲烷，並與一氧化氮反應，從紫外－可見光光譜儀偵測反應溶液 可發現特徵吸收峰出現在380 和525 nm，並在其遠紅外光光譜觀察 到 1615 cm−1 的震動吸收峰，可能生成Co(BDPP)(NO) (5)，在氮氣 下可長時間穩定存在，最後以理論計算加以輔佐其生成的可能性。另 一方面，在室溫下將錯合物 2 溶入二氯甲烷，並與一氧化氮反應， 亦可從紫外－可見光光譜儀偵測到特徵吸收峰在380 及518 nm。有 趣的是此時遠紅外光光譜觀察到1720 cm−1 的震動吸收峰，可能有 Co(BDPOMeP)(NO) (6) 的生成。Item 含鎳超氧化物歧化酶擬態化合物之理論計算反應機制之探討(2013) 溫淑如含脯胺酸衍生物之五牙基二價鎳錯合物[Ni(H2BDPP)- (tBuNC)](BF4)2 (1-tBuNC)，藉由二價及三價鎳之間的氧化態轉換，具有將超氧離子進行歧化反應之能力，使其生成氧氣及過氧化氫分子。衍生物[Ni(BDPP)](PF6) (3)則具有將超氧離子氧化生成氧氣之能力。為了瞭解此擬態化合物之反應機制，本研究利用DFT理論計算的方法，提出四種可能路徑，並針對各反應過程中的過渡態及其電子組態之改變進行分析及探討。根據各反應之能量，推得出最合理的反應機構如下：二價鎳錯合物[Ni(H2BDPP)]2+ (1m)被超氧離子去質子化生成四配位平面四方構型的[Ni(HBDPP)]+ (2m)及超氧化氫自由基，接著超氧化氫自由基與錯合物2m的鎳中心鍵結，並進行氫原子轉移(HAT)反應生成[Ni(BDPP)]+ (3m)及過氧化氫，隨後錯合物3m再與第二個超氧離子反應，經由電子轉移生成[Ni(BDPP)] (4m)及氧氣。在此機制中，鎳錯合物是以高自旋組態(high spin state)下進行反應，速率決定步驟為超氧化氫鍵結到錯合物2m之二價鎳中心進行氫原子轉移反應。此理論計算的結果，使我們對於此擬態化合物之歧化反應有更進一步的瞭解。Item MH+(M = Ni, Cu, Zn)和CH4, NH3, H2O等分子在氣相中反應以產生氫氣之理論計算與研究(2011) 楊芳怡; Fang-I Yang在本文中，我們將藉由密度泛函理論當中的B3LYP方法來探討週期表中第一排過渡金屬的氫化物（[MH]+，M＝Ni、Cu、Zn)，與含氫的小分子(CH4、NH3、H2O)之氣相反應，研究產生氫氣的可能反應機制，以及反應位能與能障的討論。 本實驗共分成三個部分進行研究：（1）MH+(M = Ni, Cu, Zn) + CH4 反應機構的理論探討，（2）MH+(M = Ni, Cu, Zn) +H2O 反應機構的理論探討，（3）MH+(M = Ni, Cu, Zn) + NH3 反應機構的理論探討。結果發現，在過渡金屬離子上加了一個hydrogen ligand的反應物[MH]+（M＝Ni、Cu、Zn），皆會先靠近CH4、NH3、H2O等分子形成複合物，經由相似過渡態TS結構，促使CH4、NH3及H2O等分子中的C-H、N-H、O-H 鍵斷裂，並和金屬上的H結合產生氫氣進而脫除。而我們也觀察到，這三種金屬氫化物(NiH+, CuH+, ZnH+) 以及三種小分子(CH4、NH3、H2O)的反應，在位能曲面圖上出現不同的反應趨勢，針對上述的問題我們也會進行更深入的討論。Item 氣相B, Al, Ga原子分別與 N2O，CO2，NO2分子反應機構的理論計算研究(2011) 徐淑娘; Shu-Liang Hsu人類的農、工、商活動，貢獻了大量的二氧化碳及一氧化二氮，這些迅速增加的氣體造成溫室效應，導致全球氣候異常；另一個因交通運輸及燃燒過程伴隨生成的污染物二氧化氮，影響生物的健康也不容小覷。本篇研究的目的為找出適當之反應物，並透過能障很低的反應機構，來使N2O、CO2、NO2轉變成穩定且無污染或低污染之氣體；我們也將此三種系統的反應性做比較，並提供可能的解釋。 我們使用Gaussian 03套裝軟體來完成理論計算，先以DFT (Density Functional Theory)使用B3LYP/6-311+G(3df)做結構的最佳化，更進一步做CCSD(T)/aug-cc-PVQZ單點計算。結果顯示氣相B、Al、Ga當起始反應物，分別與N2O 、CO2 、NO2進行反應，三個系統中，皆是以B的反應性最佳，可進行的反應路徑最多(包含Insertion)，且放出的能量也最多，Al次之， Ga的反應性最差。 依據Mulliken DA(donor-acceptor) 的理論，推論電子是從金屬轉移到氣體N2O 、CO2 、NO2分子中，形成金屬原子與這些氣體分子中charge為正電的原子相結合，其中間產物往往也最穩定。 此外，氣相B、Al、Ga當起始反應物，與N2O 、CO2 、NO2進行反應，以NO2 的反應性較多變化，而要將穩定的CO2活化，其反應性最差；只有在N2O系統的反應，才會在不需能障的情形下，將N2O降解生成無害的氣體N2，若在CO2 和NO2系統中要生成無害的氣體O2，皆是能障很高的反應，但仍可達成將CO2 和NO2降解成NO及CO氣體。Item 利用第一原理探討材料表面上二氧化碳電催化還原之特性 I.含氮碳管中類有機金屬結構對於二氧化碳的催化特性及碳管雜化後性質 II.應力效應對材料表面之電子結構及其對二氧化碳電催化還原反應特性之影響(2018) 詹侑得; Chan, Yu-Te我們使用DFT理論計算探討了二氧化碳還原反應在過度金屬螯合於氮參雜碳管(TM-4N2v-CNT)的特性。為了要模擬平面四方體均相催化劑，在這個模型當中包括了四個氮原子取代及兩個空缺位置，並在其空缺位螯合上Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pt及Cu。接著使用此結構沿著二氧化碳還原路徑尋找可能存在的中間體。在本篇所有研究的金屬，皆偏向進行水還原(Hydrogen evolution reaction)，且只有第八族元素可與CO產生強鍵結，並生成後續還原產物，而其他金屬則偏向生成HCOOH。而我們也以ligand field theory解釋這個中心金屬對於CO鍵結強弱的差異。透過增加電壓去穩定CO中間體，可在中心金屬為Ru及Os時產生甲烷，在中心金屬為Fe時產生甲醇。並且當增加碳管曲率時可減少電催化所需之電壓。然而反應中的主要產物主要還是由中心金屬種類決定。 我們透過DFT理論計算展示了應力效應如何影響銅催化電極對二氧化碳還原反應(CO2RR)的催化選擇性，我們討論了在二氧化碳電催化路徑上幾個關鍵的中間體，例如(_^*)H、(_^*)COOH、(_^*)CO、(_^*)CHO及(_^*)OCCOH，透過在考慮應力效應下前述中間體的相對形成能，我們推測二氧化碳還原反應(CO2RR)產出2C+的路徑將會被推動，其第一步關鍵中間體(_^*)COOH將比競爭反應水還原(HER)的中間體(_^*)H的形成能更增加約0.10 - 0.15eV，同時((_^*)CO→(_^*)CHO )的能障也增加約0.10-0.15eV，同時(_^*)CO的鍵結強度增加，表面上的(_^*)CO濃度因此升高。在適當應力區域，二碳中間體(_^*)OCCOH形成能會增加，並且在特定應力下此幅度大於一碳中間體(_^*)CHO約0.2eV，使得二碳產物的法拉第效率將有所提升。我們也藉由電子結構效應及立體結構效應解釋這些現象可能的原因。在本篇研究中，我們也發現在擠壓的應力下可能存在適於產生3C產物的表面銅原子排列，對後續材料的設計提供參考。