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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    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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    碳分子篩薄膜應用於微機電-有機氣體濃縮晶片之研製
    (2012) 陳瑋如; Wei-Ru Chen
    本研究以自製之高溫燒結碳膜,探討其對於空氣中揮發性有機化合物(VOCs)之吸附效能。首先在缺氧及高溫條件下,利用不同的碳化條件,將原料熱裂解成多孔性碳結構體,尋求最佳碳化條件,製出微孔結構活性碳,並進行活性碳之物理性質分析,包括:以場效發射式掃描電子顯微鏡(FE-SEM)觀察材料表面縱深形貌及微結構影像、以微孔隙分析儀測定BET比表面積等。為配合微機電製程開發,以陽極接合封裝的晶片型前濃縮裝置,將碳材與適當溶劑混合形成液態物,灌入晶片形成一層均勻薄膜,燒結成多孔吸附劑,進行相關探討。本研究以纖維素和saran當作實驗材料,其最佳製程條件分別為:從室溫開始,以10℃/min之速率升溫至600℃,並維持恆溫2hr; 以及以10℃/min之速率升溫至700℃,並維持恆溫1hr。本實驗依不同碳材之性能,找出適合其指標性氣體,探討其在碳材上之吸附與破出行為,並將此自製碳材送測比表面積分析,得到數據分別為308 m2/g和899 m2/g,皆可與市售碳材進行比較。其中由saran燒製所得的碳分子篩膜吸附容量極高,以toluene為標的氣體,此自製碳膜皆可達到103~104倍的高濃縮倍率。最後將各脫附實驗結果代入Wheeler model,推估吸附劑之吸附容量與動力係數,證明自製碳膜之耐用度良好,本研究所建立之吸附膜製程未來可以廣泛應用於各式微晶片採樣器設計上。
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    三晶片-多維度微層析系統全面分析有機混合氣體之研究
    (2014) 周界志; Chieh-Chih Chou
    本研究利用微機電製程技術(micro electro mechanical system, MEMS)製作三種不同的微層析晶片,分別是單管柱微層析晶片(DB-1,3 m)、多管柱平行分離微層析晶片(OV-210、OV225、OV-25,各1 m)、單管柱微層析晶片(碳分子篩,1 m),將這三種晶片進行組合,形成三晶片-多維度微層析系統。 本系統以DB-1單管柱微層析晶片為共同主軸進行前段分離,其後則以四向閥將裝置系統分為兩部分,第一部分是碳分子篩單管柱微層析晶片,負責分離C5以下的高揮發性有機氣體,是一個串聯式GC-GC一維層析,第二部分則是多管柱微層析晶片,負責分離C5及C5以上的低揮發性有機氣體,利用三向閥來進行氣流路徑的切換,所建構出的一個Stop-flow μGC×μGCs二維層析,透過多管柱平行分離微層析晶片中的三種靜相,產生三張不同的二維層析圖,藉由三種不同的結果,可進行交叉比對,以增加定性判定的準確度。 在本研究中,成功地將低揮發度及高揮發度有機氣體分別送至個別適合分析的區域,並在固定的主流速下,尋找各種最佳的實驗參數,其中包括wait time、inject to 2nd-column time、以及個別微層析晶片的溫度梯度參數,最後在最佳條件下,對系統進行測試。 在流道總長度只有4 m長的情況下,不需類似液態氮的冷凍裝置,使用致冷晶片進行升溫降溫,即可成功地分離沸點-161°C ~ 234°C的49種有機氣體,證明了此三晶片-多維度微層析系統全面分析有機混合氣體的可行性。