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 鉑錫合金奈米棒觸媒之氧化程度對直接甲醇燃料電池的電化學催化效果研究(2022) 李鑑鈞; Li, Chien-Chun直接甲醇燃料電池(DMFCs)是透過將甲醇燃料以化學能形式直接轉換成電能的一種電池，其可攜帶性使之成為極具發展潛力的供電裝置。在此研究中分別藉由實驗與理論計算兩個面向來檢定DMFCs中的甲醇氧化反應(MOR)，並通過此研究揭示將Pt與具高度親氧性Sn進行氧化後，其對陽極觸媒PtSn所造成的重要影響。關於實驗部分，原先的Pt3Sn nanorods(NRs)是透過甲酸還原法所合成，隨後透過改變不同溫度(150, 200, 250與300oC)與加溫時間(1, 1.5, 3與5 hr)的氧化後處理過程進行各式樣品的製備。其中經由不同的氧化條件所得到的PtSn NRs氧化程度皆不盡相同，所以藉HRTEM, XRD, EDX, XPS對觸媒的表徵進行鑑定，並由電化學測試瞭解其MOR的催化能力。透過實驗的結果可以發現，當Pt3Sn NRs在經過200oC加熱氧化三小時的條件下擁有約54 %的表面氧化度，也具備最為優異的MOR活性與觸媒穩定性。計算的部分則分別探討甲醇在乾淨與經過氧化(表面具有氧原子吸附)的Pt表面、NR模型的脫氫反應及氧化反應。由結果顯示出，無論是乾淨的Pt表面亦或是NR，(100)面皆擁有較低的脫氫反應能與反應能障。之於經過氧化的表面，(100)面的氧化反應可以得到更進一步的提升。NR則因為同時具備(100)與(111)表面，且在side位點擁有最穩定的氧吸附。因此亦如實驗的結果，其將展現最優異的MOR催化活性與觸媒穩定性。Item 碳材上的磷化二元鎳鈷晶體對於產氫反應之催化效果探討(2022) 宋承憲; Song, Cheng-Shian氫氣是一種未來能源的趨勢，可以取代目前在能源上大量使用的石油燃料，在本研究中，我們調整多種的鎳鈷比例 9/1, 5/1, 3/1, 2/1, 1/1, 1/2, 1/3, 1/5, 1/9。研究低成本的鎳鈷磷化物對產氫反應的活性。金屬氧化物利用溶膠凝膠共沉澱法並鍛燒後合成，然後通過化學氣相沉積法製備金屬磷化物。本研究利用能量散射光譜儀(EDX)、高解析耦合電漿光學發射光譜儀(ICP-OES)、X光光電子光譜(XPS)分析催化劑之表面及整體組成，利用X光粉末繞射儀(X-Ray Powder Diffraction analysis, XRD) 、掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM) 、穿透式電子顯微鏡(Transmission electron microscope, TEM)做晶體結構和表面結構分析。在產氫反應活性的測定，包括過電位和 Tafel 斜率，以及電化學活性表面積由電化學測量確定。本實驗的結果發現，Ni/Co = 1/1 的催化劑具有最好的 HER 活性，Tafel 斜率為 76.8 mV/dec，在-10 mA/cm2時過電位為 93 mV。根據鑑定結果，最好的催化劑Ni/Co=1/1有最大的ECSA為1641 cm2/g，並且樣品保持純Ni2P的晶型下參入Co，可以有效的提升過電位，傾向於 Volmer-Heyrovsky 反應機構並有良好的 Tafel 斜率。Item 含十六族元素之異核金屬羰基團簇物：合成與電化學和電子吸收光譜以及理論計算探討(2011) 繆佳曄1. E/Mn/Cr/CO (E = S, Se) 系統之研究 當[PPN][E2Mn3(CO)9] (E = S, Se)、Cr(CO)6和PPNCl以莫耳比1：1：2或1：2：2於混合乙腈及甲醇之鹼性溶液(4M)中反應，可得到含hydride之混合錳鉻化合物[PPN]2[HE2Mn3Cr(CO)14] (E = S, [PPN]2[1a]; Se, [PPN]2[1b])。然而，起始物之陽離子來源為TMBA時，進而加入Cr(CO)6以莫耳比1：1於鹼性甲醇溶液(4M)中加熱迴流反應，可獲得八面體結構之混合錳鉻團簇物[TMBA]3[E2Mn3Cr(CO)12] (E = S, [TMBA]3[2a]; Se, [TMBA]3[2b])。化合物1a和1b亦可於鹼性甲醇溶液中加熱迴流並進行合環反應而轉變成化合物2a和2b。此外，若化合物1a和1b加入一或兩當量Cr(CO)6於二氯甲烷溶液中加熱迴流反應，則可進行擴核反應而得到含hydride之混合錳鉻化合物[HE2Mn3Cr2(CO)19]2─ (E = S, 3a; Se, 3b)。其化合物生成及相關性質、結構轉換以及電化學性質藉由理論計算進一步驗證。 2. E/Mn/Ru/CO (E = S, Se) 系統之研究 當[PPN][E2Mn3(CO)9] (E = S, Se)與Ru3(CO)12以莫耳比1：1於混合乙腈及甲醇溶液中加熱迴流反應，可得到八面體結構之同核含釕團簇物[HE2Ru4(CO)10]− (E = S, 3a; Se, 3b)和異核含混合錳釕團簇物[E2Mn2Ru2(CO)11]2− (E = S, 4a; Se, 4b)。此外，化合物4a和4b相較於等電子的八面體結構之同核含錳團簇物[E2Mn4(CO)12]2− (E = S, 1a; Se, 1b)和異核含混合錳鉻團簇物[E2Mn3Cr(CO)12]3− (E = S, 2a; Se, 2b)具有良好電子傳遞行為，其氧化位置發生在雙錳金屬羰基片段。紫外可見光吸收光譜顯示此系列同核及異核化合物之電子躍遷為MLCT (Mn→E or COs)或混合MLCT及MMCT (Mn→Cr or Ru)特性，並藉由反射光譜得知此系列化合物其能隙介於1.25至1.80 eV。其化合物生成及相關性質、電子吸收以及電化學性質藉由理論計算進一步驗證。 3. Te/Ru/Cu/CO 系統之研究 當[PPh4]2[TeRu5(CO)14]加入一當量[Cu(MeCN)4][BF4]於二氯甲烷溶液及低溫下反應，可得到三銅橋接之雙八面體結構的團簇物[PPh4]2[{TeRu5(CO)14}2Cu3Cl] ([PPh4]2[1])。若將上述反應之[Cu(MeCN)4][BF4]提高至兩當量，可獲得四銅橋接之雙八面體結構團簇物[PPh4]2[{TeRu5(CO)14}2Cu4Cl2]∙CH2Cl2 ([PPh4]2[2]∙CH2Cl2)和雙銅蓋接之八面體結構團簇物[TeRu5(-CO)2(CO)12Cu2(MeCN)2] (3a)；然而，此反應若於室溫下進行，則可獲得化合物2以及化合物3a之結構異構物[TeRu5(-CO)3(CO)11Cu2(MeCN)2] (3b)。此外，化合物1和2的生成反應涉及二氯甲烷之碳氯鍵活化，而化合物3a和3b的生成是藉由反應溫度控制。化合物1─3的生成及相關性質、結構轉換、電子吸收以及電化學性質藉由理論計算進一步驗證。 4. Te/Fe/Cu/dipyridyl 系統之研究 當[TeFe3(CO)9{Cu(MeCN)}2]與不同有機含氮配子依劑量莫耳比於四氫呋喃溶液中反應，可獲得一維或二維含有機配子之混合鐵銅羰基的有機金屬-有機混合之配位聚合物1─4。此外，利用一鍋化方式將[TeFe3(CO)9]2─、[Cu(MeCN)4][BF4]與有機配子H2bpe or tmdpy於四氫呋喃溶液中反應，可得到聚合物3和4其結構中的陰離子之混合鐵銅團簇物[{TeFe3(CO)9Cu}2L]2─ (L = H2bpe, 5; tmdpy, 6)。化合物1─6之生成及相關性質、電子吸收以及導電性藉由理論計算進一步驗證。 關鍵字：第十六族元素、異核金屬、團簇物、電化學、電子吸收光譜、理論計算Item 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 Chiu1.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。Item 含十六族元素(硫、硒、碲)與過渡金屬(鉻、錳、鐵)之團簇化合物的合成與反應探討以及化性與物性研究(2013) 詹昂; Ang ChanE–Cr (E = S, Se)系統 取硫粉末或是 SeO2 與 Cr(CO)6 於80 ~ 85 oC 下以2：3的比例在鹼性甲醇溶液中，加熱反應可得雙三角錐結構的 [HE2Cr3(CO)9]3– (E = S, 1a; Se, 1b)，有趣的是當 1a 或 1b 在 – 40oC 低溫且充滿 CO 的環境下，加入兩當量的醋酸，可分別得到 [E2Cr3(CO)10]2– (E = S, 1a; Se, 1b) 伴隨著氫氣的產生。進一步我們將 2a 和 2b 分別與兩當量的 KOH 溶於MeCN/MeOH中並加熱至80 oC ，可逆反應生成 1a 和 1b。另一方面Na2S 和Cr(CO)6 於90 oC下以莫耳比2: 3在甲醇溶液中反應36小時，可得化合物 2a，並有效的提生產率由20 %至54 %。 此外我們將1a 分別與有機鹵化物 RX (R = PhCH2，X = Br；R = Ph，X = I) 反應可得到化合物 [S4Cr5(CO)14]3– (3)，並伴隨著 Toluene 以及 Benzene的生成，相同地，1b 和 PhCH2Br 反應也可得到有機產物 Toluene，但與 PhI卻無反應發生。同時藉由理論計算對一系列化合物之電子結構、電化學進行分析與討論。 E–Mn–Fe (E = Se, Te)系統 取適量 E (E = Se、Te) powder 與 Mn2(CO)10 和 Fe(CO)5 及 [PPN]Cl 於75 oC下以莫耳比2: 1: 1: 1在1.66M KOH 甲醇溶液中反應，可得混和 Mn─Fe 的四角錐金屬團簇物 [E2Mn2Fe(CO)9]2– (E = Se, 1; Te, 2)，有鑑於 X-ray 上無法分辨錳和鐵原子，因此利用密度泛函數理論 (Density Fuctional Theory) 進行分子的紅外線光譜模擬，證實此四角錐之底部四邊形是由 E2Mn2 以對位的形式構成，頂端蓋接 Fe(CO)3 片段。 再者，將四角錐錯合物1 分別與一當量 Fe(CO)5 和 Mn2(CO)10與適量 KOH 溶於 CH2Cl2/MeOH 下進行擴核反應，可得到不同金屬比例的八面體形結構化合物 [Se2Fe2Mn2(CO)11]2– (3) 和 [Se2FeMn3(CO)11]2– (4) 。化合物4亦可由 [Se2Mn3(CO)9]– 於冰浴下與一當量 [HFe(CO)4]– 進行擴核反應得到。進一步藉由理論計算對一系列混和錳鐵化合物之電子結構以及電化學進行分析與討論。 E–Cr–Fe (E =S, Se, Te)系統 取適量 S powder與 Cr(CO)6 和 Fe(CO)5 及 [PPN]Cl 於85 oC下以莫耳比1: 1: 1: 2 於2 M KOH 的甲醇溶液中反應，可得到主族為硫且混和鉻和鐵的八面體結構化合物 [S2Cr2Fe2(CO)12]2– (1)。將主族改變為硒，並將莫耳比改為1: 1: 1: 2，可得到一混和鉻鐵團簇化合物 [Se2CrFe3(CO)11]2– (2)，根據 X-ray 單晶繞射分析顯示1和2均為八面體構形且E (E = S, Se) 原子分別蓋接在 M4 (M = Cr or Fe) 金屬環上方以及下方，但若將主族改變為碲，而莫耳比改為2: 1: 2: 2，卻得 arachano 錯合物 [Te2CrFe2(CO)10]2– (3)，X-ray 單晶繞射分析顯示結構 3 底部為一蝴蝶構形的Te2Fe2(CO)9，再由一Cr(CO)4 片段橋接在Te2 上。進一步我們將化合物 2 於80 oC 1 M KOH的甲醇及乙氰溶液中反應可得到雙三角錐化合物 [Se2Cr2Fe(CO)9]2– (4). 並藉由理論計算對一系列混和鉻鐵化合物之電子結構以及電化學進行分析與討論。 關鍵字: 16 族元素、團簇化合物、錳、鉻、鐵、氫氣、電化學。Item Platinum-Decorated Ruthenium Nanoparticles for Enhanced Methanol Electrooxidation(Wiley-VCH Verlag, 2010-02-08) C.-H. Chen; L. S. Sarma; D. -Y. Wang; F.-J. Lai; C.-C. AI Andra; S.-H. Chang; D.-G. Liu; Chia-Chun Chen; J.-F. Lee; B.-J. HwangA promising electrocatalyst based on the reduction of Pt2+ ions on the surface of hexagonally close-packed (hcp) Ru core nanoparticles has been prepared by a redox–transmetalation process. This simple synthetic process generates a Pt-on-Ru catalyst with a lower Pt content than commercially available Pt[BOND]Ru electrocatalysts and with a long-range ordered hcp structure, which can significantly reduce the Pt loading. X-Ray absorption spectroscopy of the Pt-on-Ru catalyst reveals pronounced electronic modifications when compared to the commercial Pt[BOND]Ru black catalyst. The Pt-on-Ru catalyst exhibits a higher mass-specific current than the Pt[BOND]Ru black catalyst in solution in 0.5 m H2SO4 with 10 vol. % CH3OH under the conditions of rotating disk experiments. Further optimization of this synthetic procedure may yield even more active electrocatalysts with a significant reduction in noble metal loadings.