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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Item 含主族元素 (鉍、硫、硒、碲) 之過渡金屬 (鐵、釕、鉻、錳) 團簇化合物的合成、化性、物性與理論計算探討(2016) 黃宗毅; Huang, Chung-Yi1. E/Bi/Fe/CO (E = S, Se, Te) 系統之研究 將 [EFe3(CO)9]2− (E = S, Se, Te) 與一當量 BiCl3 在 THF 溶液中於 0 oC 下反應,可分別得到新穎混合十六族與鉍之金字塔構型團簇物 [EBiFe3(CO)9]− (E = S, 1a; Se, 1b; Te, 1c)。X-ray 分析顯示 1a─1c 皆由一 Fe(CO)3 片段蓋接於 EBiFe2 平面上形成金字塔構型,其中 E 與 Bi 位於 EBiFe2 矩形之對角。進一步將 1a 與 MeOTf 反應可於 S 原子上甲基化生成 [(SMe)BiFe3(CO)9] (2a);若將 1b 與 1c 與 Cr(CO)5THF 反應,則會得 Cr(CO)5 片段引入之 [EBiFe3(CO)9Cr(CO)5]− (E = Se, 3b; Te, 3c),其中 Cr(CO)5 片段鍵結於 Se(Te) 或 Bi 頂點上。再者,將 1b 和 1c 分別加入 K2SeO3 或 NaBiO3 在 MeCN/MeOH 混合溶液中加熱,可脫去一 Fe(CO)3 頂點,形成四角錐構型之 [EBiFe2(CO)6]− (E = Se, 4b; Te, 4c),當中 E 和 Bi 原子具有鍵結。此外,將 1b 和 1c 與 4/3 當量之 Ru3(CO)12 加熱反應,則進行金屬取代反應生成八面體之 [EBiRu4(CO)11]− (E = Se, 5b; Te, 5c),而 E 和 Bi 原子分別蓋接於 Ru4 環的上下側。此外,本研究亦藉由電化學、固態電子吸收光譜、XAS 與 XPS 光譜探討此系列混合十六族與鉍之鐵金屬團簇物的性質並輔以理論計算驗證。 2. E/Cr/Mn/M/CO (E = S, Se; M = Cd, Hg) 系統之研究 將雙三角錐 [E2CrMn2(CO)9]2− (E = S, Se) 與半當量 Cd(ClO4)2 在 0 oC 下反應可分別得到 Cd 橋接之混合 Cr─Mn 團簇物 [{E2CrMn2(CO)9}2Cd]2− (E = S, 1a; Se, 1b),且具有良好產率。若將 [E2CrMn2(CO)9]2− (E = S, Se) 改與半當量 Hg(OAc)2 反應則生成 [{E2CrMn2(CO)9}2Hg]2− (E = S, 2a; Se, 2b)。X-ray 分析顯示 1a─2b 皆為由 Cd 或 Hg 金屬橋接雙 E2CrMn2 團簇之構型,其中 Cd 和 Hg 金屬皆以 μ4-M 型式橋接兩個 E2CrMn2 核中的一個金屬─金屬鍵。綜合紅外線光譜與密度泛函理論計算結果顯示在錯合物 1a 與 1b 中,Cd 原子橋接於兩個 Cr─Mn 鍵間並呈現順式結構;而於錯合物 2a 與 2b 中,Hg 原子則是架橋在一個 Cr─Mn 鍵與一個 Mn─Mn 鍵間。此外,根據質譜與紅外線光譜分析推測當 [E2CrMn2(CO)9]2− (E = S, Se) 與一當量 HgCl2 在 MeCN 溶劑中於 0 oC 下反應會生成 HgCl 片段引入之 [E2CrMn2(CO)9HgCl]− (E = S, 3a'; Se, 3b');然而相同反應將條件改成在 −30 oC 中以 CH2Cl2 為溶劑進行,則可得到其另一結構異構物 3a" 以及 3b"。進一步由理論計算推斷錯合物 3a'(3b') 中的 HgCl 片段橋接於 Mn─Mn 邊上;而在 3a"(3b") 中的 HgCl 片段則是橋接於 Cr─Mn 邊上。再者,本研究亦藉由電化學、液態與固態電子吸收光譜探討此系列含十六族之混合十二族與鉻、錳金屬團簇物的性質並輔以理論計算驗證。 3. Te/Mn/Ru/CO 系統之研究 利用 K2TeO3、Mn2(CO)10 與 Ru3(CO)12 以莫耳比 1.6: 1: 0.67 於甲醇溶液加熱迴流,可得混合錳與釕金屬之八面體團簇物 [Te2Mn2Ru2(CO)11]2− (1),其中碲原子分別蓋接於順式 Mn2Ru2 平面之上下側。將錯合物 1 與一當量 CuX (X = Cl, Br, I) 於 THF 中反應可得 CuX 片段橋接於 Mn─Ru 鍵之錯合物 [Te2Mn2Ru2(CO)11CuX]2− (X = Cl, 2a; Br, 2b; I, 2c);若改與一當量 [Cu(MeCN)4]BF4 反應,則形成中間物 [Te2Mn2Ru2(CO)11Cu(MeCN)]− (3)。中間物 3 可進一步與 4,4'-bipyridine (bpy) 配子反應,得到二聚的 [{Te2Mn2Ru2(CO)11Cu}2(bpy)]2− (4)。另一方面,當 1 與一當量 CdBr2 反應可形成 CdBr2 片段鍵結於 Ru─Ru 鍵之錯合物 [Te2Mn2Ru2(CO)11CdBr2]2− (5b);然而若改與一當量 HgCl2 反應,則形成以 μ4-Hg 橋接雙 Te2Mn2Ru2(CO)11 的團簇物 [{Te2Mn2Ru2(CO)11}2Hg]2− (6)。有趣的是,當團簇物 1 與二或三當量的 HgX2 (X = Cl, Br, I) 反應,則會分別生成 HgCl 片段橋接於 Ru─Ru 鍵的 [Te2Mn2Ru2(CO)11HgCl]− (7) 與以 Hg2X2 橋接雙 Te2Mn2Ru2 核之 [{Te2Mn2Ru2(CO)11}2Hg2X2]2− (X = Br, 8b; I, 8c)。此外,本研究亦藉由電化學以及固態電子吸收光譜探討一系列十六族混合錳與釕金屬之團簇物的性質,並輔以理論計算佐證。Item 混合過渡金屬 (鉻、鐵) 之十五族 (銻、鉍) 錯合物與含十六族 (硫、硒、碲) 三鐵羰基汞銅陰陽離子聚合物之合成與其反應性及物性之探討(2017) 張惟傑; Chang, Wei-ChiehE‒Cr‒Fe 系統 (E = Sb, Bi) 過去已發表之平面化合物 [E{Cr(CO)5}3]‒ (E = Sb, 1; Bi, 2) 皆具有缺電子之不飽和性質,因此本研究進一步針對其路易士酸性、與親核試劑反應的差異進行探討。研究結果顯示,化合物 1 能與極弱親核試劑水 (H2O) 反應得路易士加成物 [(HO)Sb{Cr(CO)5}3]2‒ (1-OH),但化合物 2 則無反應。有趣的是,由高解析 X-ray 電子能譜 (HR-XPS) 得知化合物 1 之中心 Sb 原子氧化態為 0 價。當 2 與 [HFe(CO)4]‒ 反應時,可得四面體化合物 [{Fe(CO)4}Bi{Cr(CO)5}3]3‒ (2-Fe)。進一步以 2-Fe 與 [FeCp2][PF6] 反應會經過一中間物 [Bi{Cr(CO)5}2{Fe(CO)4}]‒ (3) 而後斷裂重組生成穩定產物 [{Cr(CO)5}2Bi2{Fe(CO)3}3]2‒ (4)。另一方面,化合物 1 與 [HFe(CO)4]‒ 反應則生成 [(H)Sb{Cr(CO)5}2{Fe(CO)4}]2‒ (1-Fe) 與 [(H)Sb{Cr(CO)5}3]2‒ (1-H) 之混合物。此外,當 1-Fe 與過量 HBF4 於室溫下反應,可得耦合 (coupling) 產物 [FSb2{Cr(CO)5}3{Fe(CO)4}2]‒ (6)。有趣的是,若將 1-Fe 與 1 當量 [CPh3][BF4] 於 ‒30 oC 下反應可得 [Sb2{Cr(CO)5}4{Fe(CO)4}2]2‒ (7)。若 1-Fe 與 [CPh3][BF4] 於室溫下反應,並提高 [CPh3][BF4] 之當量數,則可得到 6 與極少量 [(HO)Sb2{Cr(CO)5}3{Fe(CO)4}2]‒ (8)。推測化合物 7 為中間物,可進一步生成 F 或 OH 取代之化合物 6 與 8。最後,本研究藉由電化學及 density functional theory (DFT) 理論計算輔佐,探討此系列反應之機制及氧化還原行為。 E‒Fe-Hg-Cu 系統 (E = S, Se) 將 [PPh]4[SeFe3(CO)9] 及 Hg(OAc)2 以當量比 1: 2 於 −30 oC MeCN 中進行反應,可得 Hg 原子橋接兩個 SeFe3 團簇物之化合物 [PPh4]2[{(μ3-Se)Fe3(CO)9}Hg{(μ4-Se)Fe3(CO)9}] ([PPh4]2[2])。[PPh4]2[2] 進一步與過去已發表之銅一維聚合物 [{Cu(MeCN)2(dpy)}{BF4}]n (1) 利用液態輔助研磨 (liquid-assisted grinding) 方式進行陰離子交換反應,可形成團簇物 2 之結構異構物嵌入含混合一維及二維銅陽離子的聚合物 [{Cu(dpy)(MeCN)2}{Cu(dpy)1.5(MeCN)}{{(3-Se)Fe3(CO)9}2Hg}]n (4)。若以 [Et4N]2[{(3-S)Fe3(CO)9}2Hg] 與聚合物 1 利用研磨進行陰離子交換反應後,結晶可得含硫−銅進一步鍵結之配位聚合物 [{Cu(dpy)(MeCN)}2{(4-S)Fe3(CO)9}2Hg]n (3')。此外,進一步透過高解析 X-ray 電子能譜 (HR-XPS) 及 X-ray 吸收近邊緣結構光譜 (XANES),探討 EFe3Hg-Cu (E = S, Se, Te) 系列聚合物之銅原子氧化態。並由晶體固態堆疊圖發現,此系列聚合物皆具有分子間 C‒H…O 氫鍵,進一步證實電子傳遞之現象。