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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    利用理論計算探討金屬團簇還原二氧化碳的催化反應
    (2024) 張庭瑜; Chang, Ting-Yu
    二氧化碳(CO₂)還原反應在減少溫室氣體排放和生產可再生能源方面具有重要意義,由於CO₂分子本身的高穩定性,使其還原過程具有挑戰性。本研究利用理論計算方法,探討了金屬團簇在CO₂還原反應中的催化性能,選擇了幾種具有潛在催化能力的金屬團簇,如鈀(Pd)、和鈷(Co)等金屬,並對其結構和電子性質進行了密度泛函理論(DFT)計算,比較不同團簇與CO₂分子的吸附能及反應路徑,發現這些團簇在特定條件下能夠有效地活化CO₂分子。接著,研究了CO₂在這些金屬團簇表面的還原反應機理,並計算了各步驟的吸附能,結果顯示,Pd和Co團簇在還原CO₂的過程中都具有較高的催化活性,研究結果表明,適當的表面修飾和反應條件可以進一步提升金屬團簇的催化活性和選擇性。總結來說,本研究通過理論計算證明了金屬團簇在CO₂還原反應中的潛在應用價值,為設計高效、選擇性的CO₂還原催化劑提供了重要的理論依據。
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    金/銀奈米島狀薄膜的電漿子增強光催化二氧化碳還原的研究
    (2021) 許田叡; HSU, Tien-Jui
    摘要 近年來全球暖化日益嚴重,其中二氧化碳是溫室效應的重要因素之一,因此封存二氧化碳以降低大氣中的二氧化碳濃度,成為人類近年來的重要課題。利用太陽光的能量,在光催化劑上驅動二氧化碳轉化為可再生能源,提供了一個環保且永續的策略。目前以半導體氧化物為主的光催化劑已經有許多文獻發表,但受限於有限的光譜吸收範圍,使其光催化效率有所耗損。由近期的文獻可知,使用貴金屬作為光催化劑,可以產生如甲烷、乙烷、丙烯等碳氫化合物,使其在光催化的領域上逐漸嶄露頭角,成為具有潛力之光催化劑,但其產率及選擇率仍有很大的進步空間且對於反應機制了解有限。本篇材料使用晶種成長法製備金奈米島狀薄膜(Au nanoisland films, Au-NIFs)以及銀奈米島狀薄膜(Ag nanoisland films, Ag-NIFs)。由於金屬奈米材料具有強烈的表面電漿共振(Localized surface plasmon resonance, LSPR)效應,可提升光催化活性,增強二氧化碳還原反應(CO2 reduction reaction, CO2RR)。本篇將Au/Ag-NIFs生長於ITO玻璃上,研究其光催化效果,並進一步藉由控制gap distance的大小,分析金屬奈米島狀結構,以探討對還原產物的選擇性及產率的影響。由光催化結果可得知,Au-NIFs的gap生成可以促進CH4形成,而island及nanoparticles (NPs) (不同Ag-NIFs的生長狀態)之光催化效果分別與gap length和gap distance關係呈正相關。另一方面,與Au-NIFs相比,Ag-NIFs具有較高的CH4產率及選擇性,且Ag NPs 較Ag-NIFs可能更適合用於CH4的CO2RR。由實驗結果可知,Au/Ag-NIFs的生成可以提升CO2RR光催化效果。未來期許本實驗所製備之材料可應用於光電催化二氧化碳還原領域。
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    以理論計算方法探討二氧化碳在混合價態的氧化亞銅表面之二碳聚合反應
    (2019) 白孝天; Pai, Hsiao-Tien
    通過理論計算研究氧化銅材料上二氧化碳還原的電催化反應。在先前的文獻中,使用混合價態的銅氧化物作為催化劑容易發生一氧化碳的二聚化反應,這些材料包括氧化銅和氧化亞銅,後者是本研究的重點。 首先,通過觀察隨著氧空缺濃度增加而造成的形成能變化,對三個不同的表面做塞選,分別為Cu2O (100),Cu2O(110)和Cu2O(111)表面。 我們發現Cu2O(110)表面在所有考慮的表面中最為穩定。此外,我們研究了C-C偶聯反應性與Cu2O(110)的氧空缺之間的相關性。我們發現,當表面的Cu+ / Cu0的比例為1:1時,上述反應最有可能發生,能障為0.71eV,為-0.37eV放熱反應。且也解釋了為何在氧化銅衍生物表面的對於乙醇有較高的產物選擇性。