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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    對苯二腈、雙磷烷、含氮異環碳烯橋接之EFe3Cu2 (E = S, Se, Te) 錯合物: 合成、轉換、半導性以及催化
    (2015) 林建男; Lin, Chien-Nan
    1. S/Fe/Cu/Dppx 系統之研究 透過蒸氣揮發與機械式研磨的化學方法,具有雙磷配基dppe連結著SFe3Cu2的團簇物 [{(m3-S)Fe3(CO)9}Cu2(dppe)] 與其一維聚合物[{(m4-S)Fe3(CO)9}Cu2(dppe)(MeCN)2]n 間存在著固態可逆轉換關係。其中聚合物[{(m4-S)Fe3(CO)9}Cu2(dppe)(MeCN)2]n能隙為1.69 eV,具有半導體特性。 2. Se, Te/Fe/Cu/p-DCB 系統之研究 當固態反應物 [EFe3(CO)9Cu2(MeCN)2] (E = Se, Te) 與取代基1,4-dicyanobenzene (p-DCB) 分別以1:1 以及 1:1.5的比例混合並加入幾滴THF進行研磨,可合成兩種以EFe3(CO)9Cu2為基底THF引入且取代基p-DCB分別以單股和混合單股與雙股橋接的型式所形成之一維聚合物[SeFe3(CO)9Cu2(p-DCB)1.5•0.5THF]n (1a-THF) 與[TeFe3(CO)9Cu2(p-DCB)•THF]n (2b-THF)。X光繞射分析顯示聚合物1a-THF其上雙股p-DCB相鄰苯環間呈現平行位移排列並有著分子內pi···pi作用力且1a-THF或2b-THF其晶格溶劑THF上的氧原子可和鄰近p-DCB上的氫原子相互作用形成微弱之C─H…O氫鍵。當研磨的溶劑替換為CH2Cl2,只有得到以TeFe3(CO)9Cu2為基底,混合單股與雙股p-DCB橋接的聚合物 [TeFe3(CO)9Cu2(p-DCB)1.5]n (1b)。反之,一旦於60度加熱並抽真空,1a-THF上的晶格溶劑THF可被移除並生成聚合物 [SeFe3(CO)9Cu2(p-DCB)1.5]n (1a)。1a和1b為isomorphous且其晶體結構同呈緊密堆積。有趣地,當[EFe3(CO)9Cu2(MeCN)2] (E = Se, Te) 與取代基p-DCB以1:1.5比例混合並加入幾滴CH2Cl2/toluene (v/v = 1/1) 進行研磨,可合成出以EFe3(CO)9Cu2為基底甲苯引入且取代基p-DCB分別以混合單股與雙股橋接的型式所連接之一維聚合物[EFe3(CO)9Cu2(p-DCB)1.5•0.5toluene]n (E = Se, 1a-toluene; Te, 1b-toluene),其中甲苯的苯環與鄰近p-DCB上傾斜苯環的氫原子形成顯著的C─H···pi作用力。此外,藉由加入溶劑THF、CH2Cl2、 CH2Cl2/toluene 或是添加額外的 p-DCB 取代基進行溶劑輔助研磨,聚合物1a、1a-THF和 1a-toluene間抑或是 1b-toluene、2b-THF和 1b間可進行可逆地固態結構轉換,伴隨著晶格溶劑的吸附與脫附、晶體位移堆積以及晶體至晶體間的膨脹與收縮現象。此外,導電度的丈量呈現出聚合物1a(1b)、1a(1b)-toluene和 2b-THF具有半導體行為 (直流電導率, 10−3−10−2 Ω−1cm−1; 能隙, 1.42−1.50 eV),其導電度會受到pi···pi或是C─H···O作用力調控,此現象進一步使用DFT理論計算加以解釋。 3. Te/Fe/Cu/NHC 系統之研究 一新型TeFe3(CO)9併入雙銅含氮異環碳烯 (N-heterocyclic carbene) 錯合物可直接藉由一鍋化反應製備。透過引入具推電子與立障的團簇陰離子基團 [TeFe3(CO)9]2− 及含氮異環碳烯作為取代基,這些以雙銅為基底的錯合物對同耦合催化硼酸反應表現出顯著的催化活性,即少量銅承載量 (0.5 or 1.0 mol%) 以及高產率 (直達98%)。