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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    三級胺之氮取代基立體效應應用於鹵素鈣鈦礦電觸媒表面鈍化
    (2023) 曹凱崴; Tsao, Kai-Wei
    成功製備具電催化效能之泡沫鎳(NF)/自組裝單分子層(SAM)/FA(Pb1-xGex)I3–surfactant鈣鈦礦電極,並應用於染料敏化太陽能電池(DSSC)中的高性能對電極。將不同的自組裝單分子層如ethane-1,2-diol (EDO)、ethane-1,2-dithiol (EDT)、ethane-1,2-diamine (EDA)、bezene-1,4-diol (BDO)、benzene-1,4-dithiol (BDT)、benzene-1,4-diamine (BDA)和6-mercaptopyridine-3-carboxylic acid (6-MNA)分別吸附在泡沫鎳上,之後將FA(Pb1-xGex)I3-THA前驅溶液滴在NF/SAM電極上,以建立泡沫鎳與FA(Pb1-xGex)I3薄膜間的電荷轉移途徑。當自組裝單分子層具有較小的乙烷橋時(EDA、EDO、EDT),能提供染敏電池較高的短路電流。反之當自組裝單分子層具有較大的苯橋時(BDA、BDO、BDT),其短路電流較低。基於同一苯橋或乙烷橋時,短路電流會隨著末端官能基與鈣鈦礦的配位強度提升而增加,由雙胺基(diamine)至雙羥基(diol)至雙硫醇基(dithiol)。填充因子會隨著自組裝單分子的溶解度上升而增加,由雙硫醇基(dithiol)至雙胺基(diamine)至雙羥基(diol)。引入不對稱的6-MNA可使羧基錨定在泡沫鎳上,以及硫醇基與鈣鈦礦薄膜良好配位,達到最佳的短路電流和填充因子。通過使用多種鈍化劑,包括tri-n-hexylamine (THA, N(C6H13)3)、N,N-dihexylaniline (DHA, N(C6H5)(C6H13)2)、N-hexyl-N-phenylaniline (HPA, N(C6H5)2(C6H13)2)、triphenylamine (TPA, N(C6H5)3)、9-hexylcarbazole (HC, N(C12H8)(C6H13))、vinylcarbazole (VC, N(C12H8)(C2H3))、polyvinylcarbazole (PVC, (N(C12H8)(C2H3))n),製備各種FA(Pb1-xGex)I3–surfactants電極。所有鈣鈦礦電極在高於75%相對濕度中均表現出良好的α-FAPbI3結晶,並保持至少4個月良好的熱力學穩定性而沒有明顯的晶體分解。提升鈍化劑的苯基數量從0個苯基(THA)增加到1個苯基(DHA)、2個苯基(HPA)和3個苯基(TPA),可有效提升鉛與苯基的配位能力與表面疏水性,但苯環的堆疊使鈣鈦礦晶體變大的同時還降低了薄膜導電性和均勻性。提升鈍化劑的共軛特性由HPA至HC時,可增益與鉛的配位能力與電子傳輸能力。在含有carbazole的鈍化劑中,減少在氮取代基上的碳鏈長度會導致立體障礙減少與增加薄膜導電度。由最佳化的NF/6-MNA/FA(Pb1-xGex)I3-THA電極在一個太陽光下提供其染敏電池9.69%並在6000流明下提供25.38%的光電轉換效率,顯示出比白金電極(NF/Pt, 7.89%)更具競爭力的電催化性能。
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    無鉛且空氣穩定之銻系列鈣鈦礦電觸媒應用於染料敏化太陽能電池:鈍化劑立體障礙之影響
    (2022) 陳柏睿; Chen, Pao-Jui
    空氣且電化學穩定之銻系列無鉛鈣鈦礦(烷基胺鈍化和芳香胺鈍化的FA3(Sb2-xGex)(Br9-yIy)薄膜)可通過簡單的一步滴塗法成功製備。透過不同的表面鈍化劑,包括三種烷基胺(單正丁基溴化銨、二正丁基溴化銨和四正丁基溴化銨)和四種芳香胺(2,2’-聯吡啶、4,4’-聯吡啶、1,10-菲咯啉和三苯胺),這些空氣穩定之FA3(Sb2-xGex)(Br9-yIy)薄膜主要由結晶相或非晶相的二維三方FA3Sb2Br9組成,且含有少量二維三方和零維六方FA3Sb2I9結晶。在不同的烷基胺中,表面鈍化劑上的正丁基取代基越少,可促使越多二維鈣鈦礦顆粒之形成,且提供較低的立體障礙,誘導二維鈣鈦礦顆粒沿著更嚴格的一維方向組裝。單正丁基溴化銨鈍化之NF/TiO2/FA3(Sb2-xGex)(Br9-yIy)電極提供了8.82%的電池效率,可歸因於:(1)一級胺的有效鈍化、(2)高薄膜粗糙度/電催化活性位點、(3)可自組裝一維之微米柱進行良好的電子傳輸。在不同的芳香胺中,1,10-菲咯啉鈍化之NF/TiO2/FA3(Sb2-xGex)(Br9-yIy)電極達到了8.38%的電池效率,可歸因於:(1)剛性的銻-1,10-菲咯啉配位化合物的有效鈍化、(2)高薄膜粗糙度/電催化活性位點、(3)三維微米立方體有利於電子轉移。這兩種成功鈍化之NF/TiO2/FA3(Sb2-xGex)(Br9-yIy)電極可媲美傳統的白金電極(8.78%),顯示著空氣穩定的銻系列鈣鈦礦具備應用於多種電化學元件之巨大潛力。關鍵字 : 空氣穩定、電催化劑、無鉛、表面鈍化、二維結構