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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    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。
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    覆鉑、銠於鉬針形成金字塔單原子針尖之研究
    (2012) 陳曉琪
    本實驗藉由場離子顯微鏡研究覆鉑鉬針及覆銠鉬針,在加熱退火後的皺化行為。覆鉑鉬針實驗中發現,加熱退火溫度在800K以下,針尖上的各指數面,並無明顯變化。在加熱退火溫度超過800K,可觀察到通道面的擴張行為。當加熱退火溫度達到900K,{211}切面劇烈的擴張並造成明顯的皺化行為,加熱退火至1100K金字塔稜線已經明顯形成,並且可成長出單原子級針尖,其最上方三層的金字塔結構分別為1、3、10及1、6、15顆原子的堆疊。 在覆銠鉬針的實驗中發現,在加熱退火溫度至1100K時,同樣可以成長出單原子級針尖,其最上方三層的金字塔結構分別為1、3、10及1、6、15顆原子的堆疊。 藉由覆鉑鉬針可以研究多稜線現象的行為,在加熱退火至800~900K可以觀察到多稜線現象的產生,金字塔稜線數目隨著加熱退火溫度逐漸下降,在加熱退火溫度接近900K時,則收斂至三對稱的單條稜線。
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    鈷在鉑上形成超尖磁性奈米針尖之研究
    (2009) 江佳倫; Chia-lun, Chiang
    我們利用場離子顯微鏡在超高真空的環境中觀察兩種磁性奈米針尖的成長,一種是利用表面皺化機制形成的鈷鉑合金金字塔形奈米針尖;另一種是藉由鈷在鉑(111)面的S. K. mode長成以鉑為基底的鈷奈米針尖。前者針尖生長於皺化形成的鈷鉑合金多面體之稜線交接處,分別位於{531}及{210}切面,{531}切面的金字塔是由擴張的{111}、{110}、{311}切面堆積,{210}切面的金字塔則由擴張的{110}及兩個{311}切面組成。而後者針尖是在室溫及20K時鍍鈷4~5ML於鉑(111)面,鈷原子先依鉑基底以FCC結構排列,再於其上堆積單顆、雙顆或三顆原子團,這些在鉑(111)面成長的鈷原子團即是一種無特定針形的奈米針尖。
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    鐵薄膜與鉑基底間溫度相依的介面擴散行為
    (2009) 蔡蕙雅; Hui-Ya Tsai
    我們利用歐傑電子能譜術配合離子濺射,觀察隨離子濺射打掉表面原子系統表面的組成變化,分析1ML Fe/Pt(111)系統經升溫熱退火後鐵原子的擴散情形,並搭配理論估算鐵在合金各層的分布比例。 觀察570K,700K,910K熱退火後的鐵原子擴散,經由歐傑縱深分析後發現鐵原子大部份分布在表面前兩層至第三層,其中700K與910K鐵原子與白金在表層混合均勻,同時配合理論估算得知700K熱退火後,鐵原子在第一層佔73%,在第二層佔23%;910K熱退火後鐵原子在第一層佔 70%,第二層佔21%,比例差異不大。 1017K下的鐵原子則已經鑽入內層與白金均勻混合成類似塊材合金的結構。以理論估算得知鐵原子在每一層比例佔11%至15%,表示鐵原子往內層擴散並與白金混合均勻。
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    金屬奈米粒子之尺寸和形狀控制及其對乙醇氧化反應的影響
    (2014) 楊皓雯
    本篇論文使用化學還原法合成了Pd、Pt、Ag、Au四種金屬的不同形狀、尺寸奈米粒子,並測試其對乙醇氧化的催化反應。藉由調整界面活性劑、還原劑及其他反應條件,來控制奈米粒子的尺寸和形狀。使用了穿燧式電子顯微鏡、X光繞射分析儀、和紫外-可見光光譜儀作特性鑑定,並沈積到支撐物氧化鋁上,作乙醇氧化的催化活性測試。 實驗結果發現,尺寸較小的Ag、Pd和方形Pd奈米粒子有較強的斷碳-碳鍵能力,能有效地使乙醇氧化成乙醛和二氧化碳;而Pt奈米粒子僅在斷碳-碳鍵的能力上有所提昇,生成較多的一氧化碳。另一方面,縮小Au奈米粒子的尺寸不僅能夠有效地提昇氧化能力,增加對乙醛的選擇率,同時也能夠減少乙烯的產生,避免形成碳沉積。