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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    產氫反應在鎳與鈷磷化物上的反應機理
    (2023) 黃品豪; Haung, Pin-Hao
    氫氣是一種未來有望取代化石燃料的能源,並且使用電解水來產生氫氣的方式,方向上非常符合現在要朝著永續發展的綠色能源,本篇研究非貴金屬材料Fex-Ni1Co1-xP,先從多種鎳鈷比例中挑選最佳的比例,再摻入微量鐵形成的三元金屬催化劑在產氫反應上的效果。實驗上使用共沉澱法進行鍛燒生成金屬氧化物,再使用化學氣相沉積法製備金屬磷化物。本研究鑑定利用量散射光譜儀(EDX)、X光光電子光譜(XPS)分析催化劑之表面金屬含量及整體組成,利用X光粉末繞射儀(X-Ray Powder Diffraction analysis, XRD) 、掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM) 進行晶體結構和表面結構分析。在測定產氫反應活性方面,則由電化學測量儀測量過電位和塔菲爾斜率,以及電化學活性表面積,在研究結果中發現酸性環境下Fe0.1-Ni1Co0.9P在 10 mA/cm2時過電位為108 mV,Tafel 斜率為 75.9 mV/dec,有最好的HER活性。根據鑑定結果,最好的催化劑Fe0.1-Ni1Co0.9P有最大的ECSA為14.21 mF/cm2,主要在樣品保持Ni大於50%時的Ni2P的晶型下摻入CoP形成的Ni2P/CoP 雙質結構可以更加有效的提升過電位,傾向於 Volmer-Heyrovsky 反應機構並有良好的 Tafel 斜率。
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    析氫反應在Fe2O3、FeP、Co3O4、Co2P及其相關衍生物的理論計算研究
    (2021) 劉冠廷; Liu, Kuan-Ting
    析氫反應(HER)是用於高效生產純淨氫燃料的重要催化製程。我們目前的工作通過計算研究了更便宜和常用的Fe2O3、FeP、Co3O4、Co2P催化劑及其衍生物的HER,包括摻雜P和Co的Fe2O3、摻雜O和Co的FeP、摻雜P和Fe的Co3O4 以及摻雜O和Fe的Co2P。已經徹底計算了氫原子吸附的吸附能E_ads (H^*)和吉布斯自由能∆G(H^*)的能量以檢查HER活性,且分析了這些催化劑的態密度(DOS)與能帶中心,進而合理化能量結果。能量結果最初表明Fe2O3(116)、FeP(121)、Co3O4(222)與Co2P(100)是這些未摻雜催化劑中HER活性最好的晶面。此外,它們的相對HER活性遵循FeP> Co2P > Co3O4 > Fe2O3的順序。將O摻雜到FeP (O-FeP)可以進一步提高活性,而將P摻雜到Fe2O3(P-Fe2O3)會降低活性。將P摻雜到Co3O4 (P-Co3O4)可以進一步提高活性,而將O摻雜到Co2P (O-Co2P)會降低活性。它們的相對HER活性遵循O-FeP > P-Co3O4 > O-Co2P > P-Fe2O3。摻雜金屬的製程可以在一定程度上提高活性,其HER活性順序為Co-FeP > Fe-Co2P > Co-Fe2O3 > Fe-Co3O4。最後,我們的結果得出結論,O-FeP有望在所有這些催化劑中表現出最佳的HER活性。
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    利用鎢磷硫化物奈米片進行高效光電化學產氫反應研究
    (2018) 余欣縉; Yu, Hsin-Chin
      本研究以矽晶圓為光催化水分解之基板,因其具光電流轉換特性與合適之能帶位置,故適合作為光陰極材料。光電化學系統以太陽光產氫作為解決當代能源需求問題之重要策略。於此策略,白金與其他貴金屬展現良好之光電流特性,但其價格昂貴,故開發地球上豐富之非貴金屬催化劑具其必要性。   本研究以濕式蝕刻法將矽晶圓表面改質,使其表面呈微米金字塔形貌,因表面粗糙度增加,進而提升光吸收效率。以滴落塗佈法(drop-casting)於矽微米金字塔表面進行共催化劑之修飾,降低矽基板之光生載子動能不足之問題,有效提高產氫效率。此外,藉由熱退火技術於矽微米金字塔表面成功以鎢磷硫化物奈米片修飾,觀察其太陽能驅動之產氫反應活性。以二硫化鎢作為共催化劑之基材,發現其於RHE 0 V之光電流密度為-5.80 mA/cm2,爾後更進一步探討摻雜磷對於二硫化鎢之影響,發現於奈米結構中之磷摻雜可有效使二硫化鎢裸露更多活性點,使反應更加活躍,於RHE 0 V之光電流密度為 -19.11 mA/cm2,並具較低之Tafel斜率。藉電化學量測結果再次驗證WS0.60P1.40@Si MPs具最佳電流密度與電雙層特性。於8小時內具非常穩定之電流響應。此效應可藉由摻雜磷後之樣品光電化學活性與電化學活性提升加以證實。