Browsing by Author "Chang, I-Jy"

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一、利用電子激發態分子探測釕金屬修飾蛋白質內的長距離電子傳遞及檢測十二烷基硫酸鈉的濃度二、七種台灣精油的化學組成及對大腸桿菌的抗菌效果
(2016) 林柏成; Lin, Po-Chen
本研究合成出釕金屬聯吡啶錯合物([Ru((CH3)2bpy)2(im)2]2+與[Ru((COO−)2bpy)2(im)2]2−)，並將其修飾在細胞色素c (cyt c)上，再藉由閃光淬熄法來探測蛋白質內的電子傳遞。修飾上推電子取代基的[Ru((CH3)2bpy)2(im)2]2+與Ru(NH3)63+反應後，得到25.1%的激發態淬熄率和42.0%的三價釕金屬([RuIII( )2(im)2]3+)生成率；修飾上拉電子取代基的[Ru((COO−)2bpy)2(im)2]2−則有65.2%激發態淬熄率和19.6%的三價釕金屬生成率。同樣將釕金屬修飾蛋白質與Ru(NH3)63+反應，發現Ru((CH3)2bpy)2(im)(His33)-Fe2+-cyt c的分子內電子傳遞之量子產率是17.6%，而Ru((COO−)2bpy)2(im)(His33)-Fe2+-cyt c的分子內電子傳遞之量子產率則是11.9%。儘管反應驅動力預測Ru((COO−)2bpy)2(im)(His33)-Fe2+-cyt c有較大的量子產率，但還要考慮另外兩個變數的影響(籠蔽效應跟化學反應)。利用Ru(bpy)2dppz2+的光開關性質來檢測十二烷基硫酸鈉的濃度，隨著十二烷基硫酸鈉的濃度增加，Ru(bpy)2dppz2+的磷光強度也增加。然而，當十二烷基硫酸鈉的濃度小於0.1%時，Ru(bpy)2dppz2+會沉澱析出，因此換用溴化乙錠。在低濃度的十二烷基硫酸鈉(0−0.1%)，溴化乙錠的吸收波長最大值會紅位移而螢光強度會降低；當十二烷基硫酸鈉的濃度超過0.1%，溴化乙錠的吸收波長最大值會藍位移而螢光強度會增強；當十二烷基硫酸鈉的濃度超過臨界微胞濃度後，溴化乙錠的螢光強度維持不變。利用上述現象，溴化乙錠可以拿來檢測十二烷基硫酸鈉的濃度。利用氣相層析質譜儀分離鑑定七種台灣精油，再透過NIST 08資料庫的比對，可以清楚辨識主要的化學成分。藉由定量分析的實驗，可以得知精油的主要成分含量，比較文獻後發現，不同產地的精油其組成成分會有很大的差異。將七種精油分別加入大腸桿菌培養液中，經過24小時後，發現廣藿香的抑菌效果非常好，只要0.05%的濃度就可以完全抑制大腸桿菌的生長；而丁香羅勒和甜馬鬱蘭的抑菌效果也不差，兩者的最低抑菌濃度都是0.1%。
以綠色永續化學原則設計高中實驗一、鐵離子氧化碘離子二、試管卡計
(2024) 張京彧; Chang, Ching-Yu
本研究基於綠色化學原則，對高中兩項經典的課程實驗進行設計，分別為碘鐘實驗及卡計實驗，分為兩部分敘述實驗結果。第一部分，碘鐘實驗，針對「鐵(Ⅲ)氧化碘離子反應」，提出了一種基於溫度控制而非離子強度控制反應速率的方法，成功控制反應速率在理想範圍中，從而降低了實驗中的藥品消耗。並將此實驗應用於高中同學實驗課程中，並將實驗結果與進行傳統實驗的結果進行分析比對。這項研究展示了以溫度控制代替離子強度控制反應速率的潛力，並開創了新的研究方向。第二部分，本研究提出以雙層玻璃試管組裝而成的「試管卡計」，是一種基於減少熱傳導影響以提升絕熱能力的簡易卡計，具有微量、透明、低成本、規格選擇眾多等傳統卡計所不具有的特性。此卡計經實驗觀察，在熱容量和降溫速率方面與傳統的保麗龍卡計、保溫杯卡計相當。本研究亦提出基於「試管卡計」特性所設計之教學實驗，實驗內容引入赫斯定律，使實驗更完善。此實驗經證實能有效得到與文獻值相合的實驗結果，期望未來能引入高中各級學校。
聯吡啶釕錯合物在陰離子感測器與光催化溴離子氧化之應用
(2017) 蔡昀達; Tsai, Yun-Da
本論文研究聯吡啶釕金屬錯合物的光物理性質及其應用，應用之一為氟離子感測器，另一則是利用 flash-quench technique 來了解三價釕金屬錯合物與溴離子及碘離子之間的電子傳遞速率，以便更進一步探討光敏性染料太陽能電池的反應機制。氟離子感測器實驗所選擇之錯合物是含有羥基的 [Ru(bpy)2((OH)2bpy)](PF6)2，其電子吸收光譜、冷光光譜、生命期、量子產率以及電化學氧化還原性質均已被測量，且發現錯合物對於氟離子具有獨特之選擇性。利用 Job's plot 及滴定實驗可以得知錯合物與氟離子之間的反應比例，在相同濃度 (10-4 M) 但使用不同溶劑的條件下，Ru:F ─ 之比例為 1:3 (乙腈) 及 1:2 (DMSO)，顯示溶劑效應對於此偵測反應有相當之影響性。而在相同溶劑 (乙腈) 但不同濃度的條件下，Ru:F ─ 之比例為 1:3 (10-4 M) 及 1:4 (10-3 M)，同樣的現象在 DMSO 作為溶劑的情況下也有被觀察到，Ru:F ─ 之比例為 1:2 (10-4 M) 及 1:4 (10-2 M)，也證實了濃度效應在此反應中深具影響力。利用冷光光譜的偵測，可使錯合物對於氟離子之偵測極限提升至 10-6 M。錯合物 [Ru(bpy)3](PF6)2 (1)、[Ru(bpy)2(deeb)](PF6)2 (2)、[Ru(deeb)2(dmbpy)](PF6)2 (3)、[Ru(deeb)2(bpy)](PF6)2 (4)、[Ru(deeb)3](PF6)2 (5) 及 [Ru(deeb)2(bpz)](PF6)2 (6) 則是利用於研究電子傳遞實驗，所有錯合物的光物理及氧化還原性質均已測量。錯合物 1-6 照光激發後與氧化淬熄劑 (ArN2+ 或 MV2+)先進行雙分子淬熄反應，所得到之淬熄速率常數 kq 介於 1.02 x 107 及 1.13 x 109 M-1 s-1之間，相對應其淬熄反應之驅動力介於 0.26 到 0.76 eV 間是相當符合 driving force dependence，另外所測得 sphere-of-action 之有效半徑分別為 3.2 (ArN2+) 以及 2.0 nm (MV2+) 也與驅動力有正相關性。而淬熄後得到的三價釕金屬錯合物再與溴離子或碘離子進行電子傳遞之反應，與溴離子反應之電子傳遞速率常數 kBr 依序由 1.17 x 108 M-1 s-1 (0.43 eV) 增加至 1.11 x 1010 M-1 s-1 (0.73 eV)，也是符合 driving force dependence，但三價釕金屬錯合與碘離子反應之電子傳遞速率常數 kI 卻差異不大，約介於 1.1-3.0 x 1010 M-1 s-1 之間。
臺灣樟屬植物精油與純露成分分析及生物活性探討
(2023) 彭啟瑞; Peng, Chi-Jui
本研究以蒸氣蒸餾法萃取五種樟屬植物葉部之精油和純露，植物分別為樟樹、土肉桂、臺灣肉桂、香桂及胡氏肉桂。使用氣相層析質譜儀 (GC-MS) 分析精油和純露正己烷萃取物之成分並比較其差異。五種樟屬植物精油之成分以含氧萜類和苯丙烷類化合物為主，包含黃樟素、反式肉桂醛、桉葉油醇、丁香酚及香葉醛等，但不同植物的主要成分有明顯差異。純露的主要成分與精油類似，且成分皆為含氧的化合物。五種物種中，除臺灣肉桂外，其餘植物精油均對大腸桿菌有抑制作用。樟樹和土肉桂精油在濃度0.05%可完全抑制大腸桿菌的生長，香桂和胡氏肉桂的抑制濃度則為0.1%。純露的抑菌效果雖不如精油顯著，但是土肉桂和香桂純露，分別在濃度50%和100%時，可抑制90%大腸桿菌的生長。此外，五種精油和純露皆能清除DPPH自由基及還原亞鐵氰離子。其中香桂精油和純露的抗氧化效果最顯著，兩者濃度分別為0.025%及5%時，已將DPPH自由基達100%的清除，而還原亞鐵氰離子之能力，明顯高於其他物種。另一方面，在相同濃度區間下，臺灣肉桂的精油和純露之抗氧化效果皆是最差的。進一步的實驗發現，精油和純露的總酚類含量與還原力測定存在顯著之相關性。
釕聯吡啶錯合物在水中催化碘離子的反應
(2020) 陳峙朋; Chen, Chih-Peng
　　論文研究中合成出一系列配位基的釕錯合物，[Ru(dmbpy)3](PF6)2、[Ru2(bpy)2(dmbpy)](PF6)2、[Ru(bpy)3](PF6)2、[Ru(dmbpy)2(deeb)](PF6)2及 [Ru(bpy)2(deeb)](PF6)2，由配位基的改變來調整其還原電位，且都以 X-ray、 NMR、ESI-MS 來鑑定其結構及純度。　　錯合物皆使用電子吸收光譜、冷光光譜，測量其基本光化學性質，再以瞬時吸收光譜測得生命期。　　為了討論錯合物的還原電位與淬熄效率的關係，使用循環伏安法，得到錯合物氧化還原電位，再利用冷光光譜所得激發態的位能 (E00) 計算出電子傳遞的驅動力。　　五種錯合物照光激發後，與氧化淬熄劑 [(Co(NH3)5Cl]Cl2在水相進行雙分子淬熄反應，經由Stern–Volmer equation得知淬熄速率常數 kq 介於 1.25 x 109 M-1s-1 和 5.01 x 107 M-1s-1 之間，對應於淬熄反應的驅動力 -ΔGET 為 1.63 到1.11 eV，有正相關性。　　淬熄後得到三價釕錯合物，再與碘離子反應，由瞬時吸收光譜量測出電子傳遞速率常數 kET(I) ，為 7.13 x 109 M-1s-1 ，最高到 1.14 x 1010 M-1s-1，相對反應驅動力 -ΔGET(I) 為 0.32 至 0.57 eV。　　最後的光化學產物為 triiodide 及 iodine，利用水和正己烷不互溶且 iodine 難溶於水的性質，可以把 iodine 從正己烷萃取出，並用電子吸收光譜鑑定其生成 (在正己烷中，iodine吸收峰為521nm)，計算出其濃度，再進一步可以算出釕錯合物的催化效率 Turnover number。　　太陽能是取之不盡的，而本論文由太陽能取得「原本需消耗能量」才能得到的能量: I2 (Iodine)。
釕聯吡啶錯合物進行光催化反應:碘離子氧化及苯醌還原反應
(2024) 蕭智謙; Siao, Jhih-Cian
本研究中釕錯合物經過照光激發後，與氧化淬熄劑 1,4-benzoquinone分別在水溶液、KNO3、pH 4 以及 pH 4 / KNO3 溶液中進行雙分子淬熄反應，得到對苯二酚。中間產物 Ru(bpy)33+再氧化I‾ 得到 I3‾。由於光化學產物 hydroquinone 和 triiodide 在水相中會互相反應而無法獲得最終產物，因此利用異相反應，將氧化淬熄劑 1,4-benzoquinone萃取在醋酸丁酯中，而釕錯合物和碘離子溶於水相中來進行反應。釕錯合物和氧化淬熄劑 1,4-benzoquinone 透過液面之間碰撞進行雙分子的淬熄反應，經由 Stern-Volmer equation 得知淬熄速率常數 kq 為7.43 x 108 M-1 s-1，淬熄後得到三價釕錯合物再與碘離子進行反應。最後得到的光化學產物 hydroquinone 和 triiodide，因hydroquinone 溶於有機相中且 triiodide 溶於水相中，能夠將兩種不同的產物分開，並利用電子吸收光譜鑑定其生成且計算出濃度。光化學反應是利用光能來驅動化學反應，而得到產物，並可以借以儲存部分光能。但也因為能量非常高，氧化和還原產物均為高活性之物質，所以一般光化學反應均針對氧化端或還原端之產物，單獨進行實驗設計。本研究首次將光化學反應用兩相的方式，將氧化產物及還原產物分別溶於不同溶劑中，以得到最大光轉換效率。
「預測-觀察-解釋」策略在高中教學之應用—銅循環實驗
(2018) 賴筱婷; Lai, Hsiao-Ting
本論文研究銅循環實驗的最佳化設計，以高中生為對象，設計可在高中實驗室執行的實驗步驟，並以「預測-觀察-解釋」策略 (POE 策略) 進行實驗流程的規畫，進一步探討最佳化的銅循環實驗和 POE 策略對學生的學習是否有所幫助。銅循環實驗以 0.10 克金屬銅粉為起始物，在熱的 5% CH3COOH 溶液中 (約 90 ℃) 可被 3% H2O2 溶液進行氧化，生成藍綠色的 Cu(CH3COO)2 溶液。待冷卻後，在溶液中滴入 4 M 的 NaOH 溶液，產生藍色的 Cu(OH)2 沉澱。將沉澱浸泡在 80 ℃ 以上的熱水中，會生成黑色的 CuO 沉澱。滴入 6 M H2SO4 後，黑色沉澱消失，得到藍色的 CuSO4 溶液。利用容量瓶把 CuSO4 溶液稀釋至 10 毫升後，取出 5 毫升放入 7 毫升樣品瓶中，再加入 1 毫升的 35% N2H4 溶液，將樣品瓶浸泡在熱水中 5-10 分鐘，可見到容器壁還原生成紅色的銅鏡。針對高中資優班學生共 58 人進行實驗課程，對照組學生 29 人，實驗組學生 29 人，皆分為 10 組。學生進行實驗操作後，講述式教學 (對照組) 學生的產率為 113 ± 29%、POE 策略 (實驗組) 學生的產率為 142 ± 44%。在課後問卷調查中，有 77% 的學生在進行完銅循環實驗後，願意花時間進行其他實作實驗。在實驗組中，有 81% 的學生同意 POE 策略對學習動力和喜歡化學的程度有所幫助。