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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    可攜式氣相層析儀應用於工業製程及排放物監控之研究
    (2022) 蔡孟然; Tsai, Meng-Jan
    本研究以實驗室自行開發、組裝的可攜式氣相層析儀,搭配桌上型氣相層析質譜儀,對工業製程排放之揮發性有機物(VOCs)進行分析。工業製程產生的揮發性有機物存在於作業場域環境、排放廢水甚至原料及產品等,必須透過合適的樣品前處理方法進行採樣分析。因此本篇研究將分為三個部分,第一部份,針對工業場所逸散之氣體VOCs使用氣袋配製,挑選工業常見十一種VOCs進行儀器性能測試,當中十種VOCs之偵測下限低於1 ppb;第二部份,為水中揮發性有機物之研究,選擇三種半導體製程常用溶劑,使用吹氣捕捉法進行採樣,並根據理論吹氣曲線之基礎,對水中低溶解度及高溶解度之VOCs使用不同定量方法,並設計活性碳過濾管模擬半導體製程廢水處理;第三部份,針對超吸水聚合物產品進行分析,以頂空法採樣,發現超吸水聚合物在吸水過後,有三種化合物之濃度增加為原始數百甚至數千倍以上,推測是造成異味的主因,綜合上述結果,建立以可攜式氣相層析儀為工具,達成快速連續偵測工業製程及排放物監控之系統。
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    三價鋁金屬與二價可大量合成之MOF對於揮發性有機物的除去效能比較
    (2021) 劉宸宇; Liu, Chen-Yu
    論文透過高孔洞性金屬有機骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)與其高分子混摻顆粒進行揮發性有機物在不同的測試下的吸附效率。所選擇的MOFs包含了可大量合成的二價金屬MOFs : HKUST-1、ZIF-8;具有中心金屬含氧鍊狀結構的鋁三價MOFs : MIL-68、A520及CAU-10等,進一步將多種MOFs進行和高分子聚乙烯醇(PVA)進行混摻,找出孔隙率最佳的比例進行揮發性有機物的吸附測試。在性質的鑑定上,以粉末X-ray繞射鑑定混摻後的MOF@PVA高分子顆粒和所使用的MOF比較繞射圖譜結構差異;傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)測試MOFs與PVA高分子是否有配位或鍵結產生官能基;場發射式掃描電子顯微鏡(FE-SEM)進行混摻顆粒橫切面的微觀觀察;熱重分析儀(TGA)測定顆粒以及粉體的結構穩定性。結果成功配置出10%、20%、30% PVA/MOF混摻比例的高分子顆粒,且10% MIL-68@PVA 10%顆粒有著高達0.86 g/g的醋酸、0.62 g/g的丙酮、0.53 g/g的異丙醇及0.7 g/g的甲苯氣體吸附量,對比於市售的活性碳、沸石吸附劑都有著1.5~3倍的吸附優越性,同時擁有極佳的循環使用效率。而在低濃度的甲苯動態吸附測試結果中,10% HKUST-1@PVA顆粒卻有著比10% MIL-68@PVA顆粒更好的甲苯吸附效率,總吸附量接近3倍差距,並且透過動力學模型的模擬成功找出了較適合解釋在低濃度動態下微孔MOFs對甲苯的吸附機理,表明在高濃度甲苯環境如工廠中更適合以MIL-68@PVA顆粒作為吸附劑,而低濃度工業及家庭廢氣則更適合小孔徑的HKUST-1@PVA。
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    微型氣相層析儀
    (2013) 簡日昇; Rih-Sheng Jian
    本研究以結合微機電與非微機電技術,開發一部能夠快速分析環境中複雜揮發性有機物的微型氣相層析儀,本研究之主要工作包含:(一) 利用微機電製程之關鍵元件:多段式微前濃縮晶片、微層析晶片以及奈米金-阻抗式感測器,搭配小型氣體幫浦與小型電磁閥,組裝整合出第一代之微小化氣相層析系統,以抽取周圍空氣,並透過除水分子篩與活性碳過濾水氣及背景有機物後,作為系統的載流氣體,不需使用氣體鋼瓶,達到儀器較小體積與輕量化並適合長時間的操作。結果顯示,7種有機氣體可在2分鐘內達到有效分離並由奈米金-阻抗式偵測器偵測之,其儀器偵測下限可達2.6 ng (n-octane)。 (二) 將第一代儀器調整關鍵元件並重新設計,使用多柱狀陣列微前濃縮晶片內含燒結碳膜作為吸附質更換原有之多段式微前濃縮晶片,以及用光游離偵測器取代奈米金-阻抗式偵測器,使整體系統穩定度提高,全系統體積最小達到20 × 10 × 6 cm之第二代原型儀器。6種有機氣體可在2分鐘內達到有效分離並由光游離偵測器偵測之,其儀器偵測下限可達10 ppb (m-xylene)於1.0 L採樣體積。 (三) 本階段開發一部高可靠度之應用型微型氣相層析儀,並以非微機電方式製作高流量採樣模組、快速溫控之毛細管層析分離模組、光游離偵測器,內嵌入式一部平板電腦,功能整合出第三代微型氣相層析儀,實驗結果顯示,隨著快速溫控程式該儀器可在2分鐘內有效分析10種有機化合物,儀器偵測下限值達0.02到 0.36 ppb於1.0 L採樣體積,儀器在超過24小時連續操作下,積分面積相對標準偏差值介於2.2 % (benzene, n=120)到5 % (m-xylene, n=120),且該原型儀器可手持式獨立操作,不需要外接電腦進行控制。 (四) 此原型儀器應用於鄰近工業區之學校與半導體無塵室內,進行現場有機氣體之即時分析,搭配不鏽鋼採樣筒之美國環保署TO-15標準分析方法,採樣結果藉由氣相層析質譜儀進行分析,以提供分析比對。結果顯示,個別分析出的有機化合物可呈現出濃度隨著時間變化之趨勢,學校內濃度範圍介於0.1到4.8 ppb,而無塵室內濃度範圍介於0.3到20 ppb,此數據可提供作為暴露於有機氣體汙染之健康評估;隨著呈現出的實驗結果,此微型氣相層析儀原型儀器證實可應用於有機氣體快速分析與現場環境監測。
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    微型氣相層析儀應用於揮發性有機氣體之現場即時分析研究
    (2015) 王澤諭; Wang, Tse-Yu
    本研究將已經開發完成的微型氣相層析儀應用於半導體無塵室以及工業區鄰近鄉鎮地區8個採樣點,同時與國立臺灣大學職業工業安全與職業衛生系合作將儀器架設於車上成為可移動式監測站。利用微型氣相層析儀進行現場有機氣體之即時連續分析並於半導體無塵室時利用不鏽鋼採樣筒採樣8個小時,於鄉鎮地區8個採樣點使用不鏽鋼採樣筒以及吸附管並且採樣1天後送至工業技術研究院以氣相層析質譜儀分析進行定性及定量,並提供比對。 本研究結果顯示,微型氣相層析儀分析出的有機化合物可呈現濃度隨時間變化之趨勢,在無塵室的部份,我們分離出六種有機氣體,濃度0.8 ppb到343.9 ppb,在鄉鎮地區監測部分,我們選擇了五種重要氣體做分析,濃度0.05 ppb到8.2 ppb,透過微型氣相層析儀於短時間可以分析大量的數據並提供人員作統計分析,協助追溯其氣體原因。