理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    甲醇氧化反應在鉑釕雙金屬奈米粒子的催化活性探討
    (2023) 梁文翰; Liang, Wen-Han
    直接甲醇燃料電池(DMFCs)因高能量密度、環境污染低以及攜帶方便等優點,成為替代化石燃料的綠色能源之一。改善其陽極上的甲醇氧化反應(MOR)之緩慢動力學,可以進一步加速直接甲醇燃料電池的發展。本文研究直接甲醇燃料電池陽極觸媒中具有前途的雙金屬Pt-Ru 奈米粒子,其結構與電子效應對甲醇氧化反應之影響。本實驗使用多元醇合成法來製備陽極觸媒,其中乙二醇作為還原劑以及溶劑,藉由調控pH值形成不同晶粒尺寸。鑑定觸媒的結構與組成是藉由高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM)、能量色散X射線譜(EDX)、紫外/可見光光譜儀(UV-Vis)、粉末式X光繞射儀(PXRD)、X射線光電子能譜(XPS),測試觸媒的甲醇氧化之活性是使用循環伏安法(CV)與計時安培法(CA)。從實驗結果觀察到用多元醇合成的觸媒Pt3Ru-10(241.9 mA/mgpt)其質量活性(MA)與市售Pt/C(134.2 mA/mgpt)相比,有將近兩倍的增長其因是Ru的協同效應作用,並且也觀察到在最鹼的環境下合成之觸媒因結構效應的作用,有最好的質量活性。
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    含主族元素(Bi、Te)與過渡金屬(Mo、Ru)團簇化合物的合成與化性研究
    (2007) 吳沛凡
    1. Bi-Mo-CO系統 將NaBiO3與Mo(CO)6以莫耳比為1:1的比例於MeOC2H4OH中加熱迴流反應,可得到主體結構為四面體的化合物[Bu4N][BiMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3Na]。 此化合物可與正一價或正二價陽離子做離子交換反應得到一系列相似結構之產物[BiMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3ML]- (ML = Li,Tl,Ca(NCMe)2,Ca(OAc),Pb(NO3),ZnCl,Cd(OAc),HgCl2,CoCl)。有趣的是當[BiMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3Na]-加入KCl時卻無法反應,可能是立體障礙造成的結果。此外[BiMo3(CO)9(-OC2H4OMe)3Na]-與Pb(OAc)2反應時則可得到dimer形式的產物。同時我們進一步利用理論計算來佐證實驗中所得到的結果。 2. Te-Ru-CO系統 將K2TeO3與Ru3(CO)12以莫耳比為1:1的比例於MeOH中加熱迴流反應,可得到主體結構為八面體的化合物[PPh4]2[TeRu5(CO)14]•CH2Cl2。利用[PPh4]2[TeRu5(CO)14]•CH2Cl2與CuX (X = Cl,Br,I)反應,依不同比例可生成一系列含銅的新穎化合物:[TeRu5(CO)14CuX]2-、[TeRu5(CO)14Cu2X2]2-、[Te2Ru10(CO)28Cu4X2]2-與[Te2Ru4(CO)10Cu2X2]2-,並探討相互間的轉換關係,此外,我們亦利用理論計算來探討其相關的性質。
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    微調發光分子開關
    (2006) 錢大恩; CHIEN, DA-EN
    摘 要 Ru(bpy)2(dppz)2+錯合物為有名的 "可開關發光分子"。因為有dppz特殊的配位基,在非質子的有機溶劑中經照光後可以發出磷光,但是在質子溶劑中照光後卻會被 H+淬息而不會發出磷光。本實驗中合成了五個錯合物Ru(bpy)2dppz2+、 Ru(dcbpy)2dppz2+、 Ru(Cl2bpy)2dppz2+, Ru(tmbpy)2dppz2+和 Ru(dmbpy) 2dppz2+。在有機溶劑中它們各別的生命期為759、1297、777、146和264 ns。加了10%的水後它們的生命期分別為38、951、777、7和15 ns。較強拉電子基的 Cl和 COOH接在bpy上會和dppz競爭電子密度,以致當水存在時不會使磷光隨即消失,至於 Ru(dcbpy)2dppz2+甚至在水中都還有80 ns的生命期。 將此類錯合物加入DNA後會藉由 pi stacking嵌合於DNA的鹼基對中間,而遮蔽掉質子和 dppz上和氮反應的可能性,所以錯合物在照光後也可以發出磷光。五個錯合物Ru(bpy)2dppz2+, Ru(dcbpy)2dppz2+, Ru(Cl2bpy)2dppz2+, Ru(tmbpy)2dppz2+和 Ru(dmbpy) 2dppz2+在 20 個鹼基的的 DNA中的生命期分別是190、558、419、122、216 ns。雖然仍不如在非質子的有機溶劑中,但是生命期比在水中增加了許多。 由瞬間吸收光譜可知Ru(tmbpy)2dppz2+和 Ru(dmbpy)2dppz2+有一在580 nm的吸收。此吸收和還原的dppz的光譜是相似的,直接證實了MLCT的電子是直接傳給 dppz 。
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    含硒與碲之釕金屬團簇化合物的合成與其反應探討及其他相關之研究
    (2006) 賴韻文; Yun-Wen Lai
    1. E-Ru-CO (E = Te,Se) 系統之研究 將 K2TeO3·H2O 與 Ru3(CO)12 以莫耳數比為1:1 (原子數比 Te:Ru = 1:3) 的比例加熱反應後,可得八面體結構之產物 [PPh4]2[TeRu5(CO)14]·CH2Cl2;若將莫耳數比改為1:2/3 (原子數比Te:Ru = 1:2),可得到新型式的多核化合物 [PPh4]2[Te4Ru8(CO)19],另外發現此特殊化合物中含有3個罕見的 m5-Te 之配位鍵結模式。若進一步將 [PPh4]2[TeRu5(CO)14]·CH2Cl2 與過量的 K2TeO3·H2O 加熱後,也可得到多核之化合物 [PPh4]2[Te4Ru8(CO)19]。 另外在Se系統方面,將 K2SeO3 與 Ru3(CO)12 以莫耳數比為1:5/3 (原子數比Se:Ru = 1:5) 的比例加熱反應後,可得到化合物 [PPh4]2[SeRu5(CO)14]。當起始物的莫耳數比為1:2/3 (原子數比Se:Ru = 1:2),置於相同的反應條件下,可得到化合物 [PPh4]2[HSe2Ru4(CO)10]。此結果顯示藉由起始物的比例不同,可以控制兩種八面體結構化合物之產生。 2. E-Ru-CO (E = Te,Se) 與 Cu 之系統研究 八面體的化合物 [ERu5(CO)14]2- (E = Se、Te) 或 [HSe2Ru4(CO)10]- 與 CuX (X = Cl,Br,I) 在不同比例下反應,可以得到一系列具有單銅蓋接 ([ERu5(CO)14CuX]2-)、雙銅蓋接 ([ERu5(CO)14(CuX)2]2-)、雙銅橋接 ([E2Ru4(CO)10(CuX)2]2-) 以及四銅橋接 ([E2Ru10(CO)28Cu4X2]2-) 的新型化合物,並發現其相互間的轉換關係。 改變不同之 Cu 試劑反應,利用 [Cu(MeCN)4][BF4] 與 [TeRu5(CO)14]2- 在不同比例下反應,可以得到化合物 [Te2Ru10(CO)28Cu3Cl]2- 與 TeRu5(CO)14(CuNCMe)2。此外我們也進一步發現化合物 TeRu5(CO)14(CuNCMe)2 藉由有機溶劑極性不同可產生不同結構之異構物,同時也利用理論計算的方法來驗證此結果。 最後改以不單離 [TeRu5(CO)14]2- 的反應方式,成功地合成出第一個含有Te、Ru與Cu之金屬羰基團簇聚合物 {[PPh4]2[Te2Ru4(CO)10- Cu4Br2Cl2]·THF}¥。其陰離子利用兩個 (Cu2BrCl) 的片段將 Te2Ru4 的主體連成鏈狀聚合物,而陽離子與陰離子之間以凡得瓦力構成網狀結構。此聚合物除了結構特殊外,並發現其 energy gap 相當低約為 0.37 eV 具有特殊之semiconductor特性。 3. Se-Ru-CO 與醇類之系統研究 在 Se-Ru-CO 的系統中,藉由 K2SeO3 與 Ru3(CO)12在 MeOH 加熱可以活化 O-H 鍵進而經由 CO2 inserion 進而生成綠色化合物 [Se4Ru10(CO)24(O2COMe)]3-。而在 EtOH 與 n-CH3CH2CH2OH 方面,分別藉由 Se-Ru-CO 的金屬團簇化合物氧化了醇類而產生含酸基的片段 -OOCMe 與 -OOCEt 橋接之化合物 [Se4Ru10(CO)24- (O2CMe)]3- 與 [Se4Ru10(CO)24(O2CEt)]3-。由此可以發現 Se-Ru-CO 的化合物具有活化化學鍵的特性。