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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    銠(I)金屬催化烯基硼酸試劑對α,β-不飽和酮類化合物的不對稱1,4-加成反應
    (2014) 廖柏翔; Liao, Bo-Xiang
    本論文是利用一價銠金屬和掌性樟腦型雙環[2.2.1]雙烯配基(25A)作為催化基,催化烯基硼酸試劑與α,β-不飽和酮類化合物進行不對稱1,4加成反應,利用各種不同的烯基硼酸試劑及α,β-不飽和酮類化合物合成出一系列β-烯基取代酮化合物。這些產物都具有很好的產率以及高的立體選擇性,產率最高可達99%,而鏡像超越值可高達>99.5% ee。
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    以即時性漫反射傅立葉轉換紅外光譜儀探討乙醇氧化蒸氣重組在(Co, Rh)/(CeO2, YSZ)上之反應機制
    (2019) 林澤蒲; Lin, Tse-Pu
    在我們目前的研究中,我們使用即時性漫反射傅立葉轉換紅外光譜儀(in situ DRIFTS IR),系統式的檢測不同水醇比和氧氣比例之(Co, Rh)/CeO2和Rh/(CeO2, YSZ)催化劑在乙醇氧化蒸氣重組的反應,而我們透過這方式,來推測不同催化劑以及不同反應條件下之反應機構。催化劑使用含浸法合成,並透過X-ray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)和光電子能譜儀 (XPS)來鑑定其晶格、成分以及氧化態。比較(Rh,Co)/ CeO2的乙醇氧化蒸氣重組反應,我們的結果發現,在Rh / CeO2上容易快速脫氫而形成酰基陽離子(CH3CO)中間體,進而分解成CH4和CO,顯示了Rh擁有優良的斷碳碳鍵活性。比較Rh /(CeO2 ,YSZ)上的反應,Rh / CeO2上的大量CO脫附,確定了氧化物載體的優良儲氧能力;另外,乙醛與乙酸顯著的反應,對於Rh / CeO2催化劑產生CO2也有明顯的影響,這也代表著它有助於氧化的過程。而反應的結果顯示,大量的水氣比例增加會使氫氣的產率升高以及得到較低的CO和較高的CH4選擇率,而較高的氧氣含量,會使得反應產生更多的氧化產物,比如CO和CO2。
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    多型態銠金屬奈米晶體之合成與其在二氧化碳氫化上之應用
    (2016) 陳韋潔; Chen, Wei-Jie
    銠金屬奈米晶體因其良好的活性使其在催化反應的研究上備受矚目。在本論文中,我們描述如何利用一步一鍋化的水相合成法,藉由調控反應劑的使用量,成功合成了具有不同表面晶面的銠金屬奈米晶體,並將其應用至二氧化碳氫化反應上,探討生成甲烷的選擇性與晶體結構之關係。我們探討的銠金屬奈米結構包含凹面、鑿面與雙晶相奈米晶體,其中凹面晶體為具有高均一性的四面體結構。此三種形態可藉由在反應條件中,調整界面活性劑—溴化十六烷基三甲铵的濃度高低而互相轉變。以凹面四面體的條件為核心,溴化十六烷基三甲铵濃度較低時可形成鑿面奈米晶體,然而較高時可得到具雙晶相的奈米晶體。此三種結構經由電子顯微鏡、X光電子能譜儀等分析可被證實為面心立方的純銠金屬,但在表面有因暴露空氣下而產生的氧化銠層。在二氧化碳氫化的催化反應中,此三種結構皆被分散在氧化鋯上製備成非勻相觸媒。在條件測試中,三者皆在溫度高於攝氏400度才有明顯二氧化碳轉化率,且轉化率隨溫度上升。然而,甲烷的生成只有在凹面四面體的結構上甚為明顯,其餘皆產生高比率的一氧化碳。經參考文獻結果與推測探討,此凹面四面體銠奈米觸媒因具有110的晶面存在於凹面中,而改變了催化反應的途徑,提高了甲烷生成的選擇性,而存在於表面的111與100晶面則趨向於一氧化碳反應途徑的生成。此項發現不僅證實了觸媒表面結構與產物選擇性的關係,更提供一個極重要的方法,將二氧化碳高選擇地轉化成高經濟價值的甲烷。
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    異相催化反應之理論計算研究: 甲醇-d4分解反應與Fischer-Tropsch合成反應
    (2015) 陳惠榆; Chen, Hui-Yu
    本論文包含兩個異相催化反應之理論計算研究:甲醇-d4在Rh催化劑分解反應及Fischer-Tropsch(F-T)合成反應。在第一個主題中,我們計算甲醇-d4在Rh(100)、放大的Rh(100)e及球狀Rh38表面,脫氫產生CO及D2分子的反應路徑,與表面大小的相關性,且與真空實驗系統做比對。由計算結果得知,在小的表面Rh38,甲醇-d4斷O-D鍵的活化能降低,使甲醇-d4容易分解,其結果與實驗觀察一致。此外,我們計算Rh表面及團簇上CO數目對吸附能的影響。CO吸附行為在平坦Rh(100)及球狀Rh38兩種表面差異甚大,在平坦的Rh(100)及Rh(100)e表面,CO分子垂直吸附於表面,然而,在球狀Rh38表面,CO分子吸附為輻射狀,此吸附結構會造成CO在球狀Rh38表面分子間作用力較小;因此,隨著CO覆蓋率上升,在Rh38表面吸附能下降幅度較Rh(100)表面為平緩。 在第二個部分中,我們探討Fischer-Tropsch (F-T) 合成反應在Ru(0001)和Co(0001)表面的反應機構。根據計算結果可知,不論在Ru(0001)還是Co(0001)表面,CO傾向生成中間物CHO;在Co(0001)表面,CHO會繼續氫化生成CH2O及CH3O,但在Ru(0001)表面則是傾向斷C-O鍵。此兩表面路徑差異,對應在Co催化劑上有高的CH4選擇率,而在Ru催化劑則是生成含碳長鏈產物。因此,我們利用物理方法:改變表面粗糙度,及化學方法:表面加入promoter,增加Co催化劑活性作為改善。在物理方法中,我們計算波浪狀(11-20)及(1-100)表面,發現CO斷鍵在此兩表面更為容易,減少CH4選擇率。在化學方法中,探討加入Na及K金屬的Co(0001)表面,由計算結果得知,Na及K提升CHO的C-O斷鍵能力,大於氫化能力,增加F-T合成反應活性。