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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    以化學氣相沉積法合成負載於中孔洞之鈣鈦礦材料應用於光催化二氧化碳還原
    (2023) 陳睿彣; Chen, Jui-Wen
    本研究以化學氣相沉積法結合中孔洞及碳材,在高溫反應 (700-900°C)下及不同反應時間(10-90 分鐘),將具有空氣及水氣敏感之鈣鈦礦結構附載於中孔洞材料中,並調控生長CsPbBr3/Cs4PbBr6異質結構,並且研究空氣及抽真空對於異質結構發光之影響。為避免孔洞外生長所造成鈣鈦礦氧化、水解等副反應,本研究利用高溫裂解界面活性劑或乙烯氣體以生長表面碳材(2.5-5 mmol/g SiO2),不僅將鈣鈦礦前驅物有效沉積,並同步生長及保護鈣鈦礦奈米粒子,經由X光繞射實驗及謝樂擬合經驗式證實奈米粒子 (<2 nm)包覆於複合材料中。此複合材料經由紫光 (405 nm)照射後,原鈣鈦礦螢光強度粹滅18倍,顯示其具有電荷分離效果。 在二氧化碳還原實驗中,我們利用即時反應偵測氫氣、甲烷及一氧化碳生成,同時優化二氧化碳流速 (10-50 sccm)對於殘留空氣及反應時間 (0-6小時)之影響,比較三種孔洞載體 (MZNs、Ar-MZNs、MGNs)在不同溫度 (700-900oC)負載鈣鈦礦材料進行二氧化碳還原反應。其中以乙烯裂解產生之MGNs在UV光(365 nm)下具有最佳的催化效率,其中氫氣、甲烷及一氧化碳的產生量較初始值提升13.3 %、14.7 %、10.0 %,此結果回應上述螢光淬滅之實驗結果,同時也說明氣相沉積法合成中孔洞-鈣鈦礦複合材料應用於光催化二氧化碳可行性。
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    燃料轉換效率於多元金屬催化劑之理論計算研究:硫毒化反應與甲醇氧化反應
    (2019) 陳昭穎; Chern, Zhao-Ying
    本篇論文以第一性原理計算幾個不同的異質催化反應在燃料電池的應用,包括 (1) 第二章討論硫毒化與移除於BaZrO3陽極的反應, (2) 第三章討論甲醇裂解反應於鉑—石墨烯之性質, (3) 第四章討論甲醇氧化反應 (MOR) 與甲酸氧化反應 (FAOR) 於鉑三元合金 (PtRuM, M=Fe, Ti) 陽極之性質。 第二章節中,計算結果發現燃料中含有的H2S(g)會毒害催化劑表面,此為強放熱反應,然而,移除硫化物為吸熱反應。表示硫毒化為一自發性發生且難避免的反應。研究發現水的加入可以幫助硫化物的移除。除此之外,我們還列出了反應熱與自由能以及電池電動勢之間的關聯性,以此探討電池偏壓以及H2S(g)與H2O(g)的氣體分壓對於硫化反應的影響。第三章討論以石墨烯為擔體之鉑催化劑對於甲醇吸附的性質差異。根據石墨烯與鉑的結合角度可分為0o和30o角,研究結果發現甲醇可吸附在鉑團簇上,但對於鉑層吸附較弱。此種差異可以應用於材料的保護層。第四章討論配位基效應與雙官能基效應對於MOR與FAOR於鉑釕三元合金 (PtRuM, M=Fe, Ti) 上造成的反應差異。鐵的加入可使周圍電子離域化,而鈦的加入可使電子更局域化。總體來看,PtRuTi可以幫助MOR與FAOR更容易進行反應,而鐵的加入幫助不大。
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    金屬鈷(Co)附載於不同氧活性之載體(CeO2, BZDy)對乙醇氧化蒸氣重組反應之影響與反應路徑探討
    (2017) 邱耀慶; Ciou, Yao-Cing
    本實驗使用10 %金屬鈷(Co)分別附載於親氧性之氧化鈰(CeO2¬)與親水性之鋯酸鋇參雜鏑(BZDy)上進行乙醇氧化蒸氣重組反應之探討。催化劑的製備方法為含淨法,催化劑之鑑定使用粉末繞射分析儀(XRD)、能量散射光譜儀(EDS)、程序升溫還原反應(TPR)與X光光電子光譜(XPS)進行。反應之測定使用氣相層析儀(GC)分析產率與選擇率之結果、in situ漫反射傅立葉轉換紅外光譜儀分析反應中間物與程序升溫還原反應(TPR)分析催化劑之狀態。在水與乙醇比例為1:7下,改變氧氣比例之反應,產率與選擇率結果之部分,當C/O ratio約為0.61,在Co/CeO2氫氣最高產率為77 %,CO/CO2選擇率分別為37 % / 59 %,CH4選擇率低於1% ,而Co/BZDy在C/O ratio = 0.61,最高氫氣產率為80 %,CH4/CO2選擇率分別為12 % / 83 %,而CO選擇率低於1 % ;水與乙醇比例為1:1、1:3與1:7時,Co/CeO2之最高氫氣產率分別在C/O ratio = 0.7為51 %、在C/O ratio = 0.6為76 %與在C/O ratio = 0.6為77 %,而Co/BZDy分別在C/O ratio = 0.7為60 %、在C/O ratio = 0.6為74 %與在C/O ratio = 0.6為81 %,由氫氣產率變化的結果表示Co/BZDy較Co/CeO2雨水反應之能力強;在水與乙醇比例為1:7下,C/O ratio為0.61時,改變溫度之結果氫氣產率可以顯示不同載體對氧與水受溫度影響之狀況,在溫度為450oC到600oC,Co/CeO2最高為45 %,而在350oC到450oC時,Co/BZDy之最高氫氣產率為150 % ,此顯示Co/CeO2較易與氧氣反應,造成H2被氧化為H2O,而Co/BZDy較易與水反應,使H2O之H形成H2。在in situ DRIFT之光譜結果顯示出 Co/CeO2與Co/BZDy之反應中間物皆出現acetate (CH3COO),而其在不同載體之催化劑上會因親氧性與親水性的不同產生不同的細微變化:Co/CeO2因CeO2造成親氧性較強,使acetate斷C—C鍵後生成之COO易於離去生成CO/CO2,而CH3分解為C與H產生CO、H2、H2O;Co/BZDy因BZDy親水性較強,使acetate斷C—C鍵後生成之COO形成CO2,而CH3與水產生之H形成CH4。由反應後之TPR結果顯示,Co/CeO2¬¬之Co反應時為Co0之狀態,而Co/BZDy反應時之Co形成Co3+之狀態。由此三者分析之結果,推論出Co/CeO2¬與Co/BZDy之可能反應路徑。
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    金屬(Rh, Ni)附載於不同載體(CeO2, BZDy)對乙醇氧化蒸氣重組反應影響
    (2016) 林新茹; Lin, Shin-Ru
    本篇論文利用銠(10 wt% Rh)及鎳(30 wt% Ni)金屬分別附載於具有氧空缺之氧化鈰(CeO2)及具有親水性之鋯酸鋇摻雜鏑(Dy-doped BaZrO3, BZDy),於300℃環境下進行乙醇氧化蒸氣重組反應,探討氧氣量多寡以及乙醇及水比例不同對催化劑之影響。實驗以PVP法及含浸法合成顆粒狀及粉末狀催化劑,進行物化性質鑑定以及催化反應活性。催化劑之晶相以及確認金屬存在、含量鑑定、還原性質、表面物種組成分別利用X光粉末繞射儀(XRD)、能量散射光譜(EDX)、程序升溫還原反應(TPR)、X光光電子能譜儀(XPS)鑑定以及利用原位漫反射紅外線傅立葉轉換光譜(in situ DRIFTS)推測反應路徑及中間產物。在實驗結果中,隨著氧氣量以及乙醇及水比例增加,提升乙醇轉換效率,乙醛選擇率下降並有助於氫氣生成,在過高氧氣條件下促進二氧化碳生成以及氫氣減少形成水。從四個催化劑(Rh,Ni)/(CeO2,BZDy)可以發現,銠及鎳金屬皆具有斷乙醇C-C鍵之特性並生成氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳。除此之外,鎳金屬可以斷來自水的OH鍵促使氫氣產率提升,並具有含碳溶解性,因此生成之碳氫產物與氫氣反應生成甲烷,具有較高之甲烷選擇率。以具有親氧性之氧化鈰以及親水性之鋯酸鋇摻雜鏑為載體之催化劑在高氧化境下皆具有高氫氣產率。最後,鎳金屬催化劑在乙醇比水1:7時,C/O ratio為0.8之條件下,有最好的氫氣產率140%。