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Item 陽極氧化鋁靜相之金屬碟式氣相層析管柱研製(2024) 范智傑; Fan, Chih-Chieh本研究以金屬加工的方式開發出新型的氣相層析(Gas Chromatography, GC)管柱，在以鋁為底材的微流道中，生長陽極氧化鋁(Anodic Aluminum Oxide , AAO)作為氣相層析的靜相。依照不同的微流道製造方式以及陽極氧化鋁的生長條件，研究分為三大部分。第一部分為在毛細鋁管當中直接生長陽極氧化鋁，第二及第三部分為在沖壓製成的鋁微流道中生長陽極氧化鋁，並封裝製成封閉的流道結構。第一部分在毛細鋁管當中直接生長陽極氧化鋁，毛細鋁管使用抽拉的方式製成，為所有流道結構當中最穩定且截面最接近理想的圓形者。但因為陽極氧化鋁的生長過程受到電流及電解液的限制，而毛細管的截面不足以提供適當的生長條件，因此在數米的尺度上難以製備出均勻的靜相。作為本研究的首次嘗試，這樣的流道製造方式所得到的初步層析表現，對於後續的研究來說是相當重要的參考。由於陽極氧化鋁的生長需要相當的電流以及充分攪拌的電解液，第二部分開始嘗試在平板結構上加工出微流道，在硫酸中生長陽極氧化鋁之後，以封裝的方式來完成整個封閉流道。鋁作為一個相當難以焊接的金屬，再加上應用在氣相層析而不能使用加熱會產生揮發性物質的有機封裝材料，流道封裝技術的開發在本研究當中是相當重要的關鍵。第二部分的研究首次有效地做出以陽極氧化鋁作為靜相的氣相層析管柱，並進行了C1-C15直鏈烷類的分離。由於多孔粉末塗布的條件限制，商用氧化鋁管柱的可操作溫度較為受限，本研究則不受此限制，同時分離如此大沸點範圍的分析物在氧化鋁管柱當中為首見。第三部分則是在第二部分的基礎之上進行管柱結構與陽極氧化鋁表面的優化。第二部分使用的製程雖然能最快速生長最厚的陽極氧化鋁，但其表面極性太強，只能針對烷類化合物進行有效的分離，另外靜相厚度太厚也會對分離的效果造成不利的影響。第三部分研究改為使用草酸二次陽極氧化，使用較薄的靜相，並重新開鋼模，將流道內徑縮小並優化與封裝製程之間的配合。除了在理論板數的表現上有顯著進步之外，能分離的化合物範圍也從只有烷類拓展為烯類、芳香烴以及鹵烷類等化合物，最後再更進一步使用油酸進行表面化學修飾，能夠分離部分含氧及含氮的有機物，在應用上已慢慢接近商用管柱的水準。Item 以微型空氣電弧放射光譜研製氣相層析儀偵測器(2023) 陳平; CHEN, PING本研究製作一空氣電弧氣體偵測器並實際應用於氣相層析儀進行揮發性有機氣體偵測。利用石英管與市售不銹鋼針頭製作簡易電弧裝置，將電極連接高壓產生器，施加正弦波形高壓交流電激發空氣產生電弧。以空氣作為氣相層析儀載流氣體，當待測物通過電弧時，有機物會減弱電弧放光強度，並利用光譜儀分析空氣電弧放射光譜。進一步進行光譜儀參數、載流氣體流速、電場梯度等條件最佳化。於最佳化條件下此空氣電弧氣體偵測器有良好之再現性，對12種有機氣體進行量測均有良好的線性關係（R2＞0.997）。透過不同官能基反應性比較，推測本研究製作之偵測器對於含氧類及芳香族化合物反應性較高。除有機樣品偵測外也將此偵測器應用於無機氣體量測。另與可攜式微型氣相層析儀之光游離偵測器進行比較，相較光游離偵測器本研究製作之空氣電弧氣體偵測器可偵測較高游離能之化合物。本研究製作之空氣電弧氣體偵測器具有裝置微小、成本低廉、再現性高及高靈敏度之優點，偵測下限可達到210 pg，並使用價格低廉之空氣作為載流氣體，期許未來能應用於微型氣相層析儀。Item 中空孔洞高分子纖維應用於弦振動式氣相層析感測器(2012) 詹子輝; Tzu-Hui Chan本研究針對高分子弦震動式氣相層析感測器其核心高分子弦之結構變化探討，當有機氣體吸附在高分子弦時，會造成其發生質量與機械性質的改變，使得通過之正弦波的振幅強度產生衰減進而以電腦記錄觀察。本篇研究即是針對高分子弦結構做探討，使用聚乳酸做為高分子弦材料，針對不同高分子弦結構採用直接拉弦法與同軸電紡法來製作出實心高分子弦、實心具孔洞結構高分子弦、中空高分子弦及中空具孔洞結構之高分子弦。將此裝置串連於氣相層析儀上做為感測器使用，可以發現中空且具孔洞結構之高分子弦感測器相較於實心高分子弦與中空高分子弦，其訊號偵測有大幅躍進：將原本無法偵測有機氣體之實心高分子弦，在經過結構改變後，其偵測極限可降至2μg，故可確信此感測器在經過適當的結構改變處理後即可有效提升靈敏度。未來將針對此結構進行加工與改變，以期待有更好之偵測表現且有效提升其靈敏度。Item 微小化介電質氮氣電漿放射光譜應用於氣相層析偵測器之研製(2013) 洪德裕; Te-Yu Hung本研究成功發展出微小化介電質放電電漿裝置應用於氣體偵測，此微小電漿氣體偵測器的電極是以白金線四周包覆玻璃製作而成，且電極間距為200 μm。當在兩端電極連接高壓產生器，施加電壓8 kVp-p、頻率67 kHz正弦波形的交流電源，可在常壓環境下形成穩定電漿，電漿放電體積約為80.0 nL。本研究以氧氣、氫氣、空氣及氮氣四種氣體做為載流氣體進行測試，其中以氮氣作為背景氣體，最容易產生電漿。當有機揮發性氣體通過電漿區域時，有機物會與氮氣形成碳氮鍵，以光譜儀偵測放射光譜在384 nm的地方會有明顯光譜訊號產生。本研究也進一步探討流速、電壓、採樣袋背景氣體與訊號反應的關係，氮氣電漿對於烷類、醇類、酮類、酯類、芳香族及鹵化物等各種官能基有機氣體通過時，在光譜儀上皆有類似的訊號反應，並且會隨有機氣體碳鏈的長度增加放射光譜的訊號強度。在本研究的測試系統中，偵測極限已達到0.54 ng，此裝置具備微小、價格低廉、不耗損電極、可使用成本較低的氮氣作為載流氣體以及高靈敏度等優點。Item 多靜相平行分離微氣相層析晶片研究(2013) 曹湘薇本研究藉由微機電製程技術 (Micro electro mechanical system, MEMS)製作多管柱平行分離氣相微層析晶片 (μ-column)，在微層析晶片內分別塗佈上具有不同選擇性的靜相材料：polydimethylsiloxane (DB-1)、polyethylene glycol (DB-WAX)、trifluoropropylmethylsilicone (OV-210)，利用靜相材料對揮發性氣體 (VOCs) 不同的滯留效果可同步獲得三張層析圖譜。微小化氣相層析儀中利用致冷片對微層析晶片進行控溫，本研究利用致冷片對晶片進行控溫進而達到 0 ℃ 的溫度，使管柱分離效果提升。實驗中探討流速、分流比、溫度對化合物在管柱中分離的影響，並找出實驗最佳條件，提升圖譜分離效果。在最佳條件下進行實驗可以在各管柱長僅 1 公尺的情況下分離 12 種沸點以及極性相異的化合物，並只花費 250 秒的時間。任一化合物在固定實驗參數下進行實驗，可同時獲得三張在不同靜相的層析圖譜，進而得到三組不同的滯留時間，三組滯留時間可作為其定性判斷的依據，協助進行化合物的判別。Item 高分子弦振動式氣相層析感測器之原理開發(2010) 鍾沛文; Pei-Wen Chung本研究嘗試開發以機械波振幅變化為原理的新型態感測器，其原理是藉由一揚聲器發出特定振幅以及頻率的正弦波，並透過一高分子弦傳遞至另一端收音器上被電腦記錄，經傅立葉轉換後可得到該頻率之強度，藉由氣體分子接觸高分子弦的吸附行為，造成高分子弦之質量與機械性質改變，進而引起振幅衰減而被觀察出。而此感測器藉由不同的設計，可以將其串聯於大流量的動態氣體生成系統，其偵測下限最低可感測到59.6 ppm的Butyl acetate以及101 ppm的Toluene之有機揮發性氣體。此裝置串聯於氣相層析儀上作為感測器使用時，實驗中將七種不同官能基之有機氣體混和後注入，經管柱分離後可得到相對於各樣品的訊號峰，其LOD最低可測得0.5 μg的m-Xylene，並比較高分子弦在不同條件下其長度、粗細等對偵測特性的影響，同時對於操作頻率、讀取訊號等方法，加以探討。此感測器未來應用在氣相層析具有獨特的優點。目前已證實原理的可行性，靈敏度等提升方法則仍在研究中。Item 乙醇電氧化在過渡金屬觸媒上之反應趨勢(2014) 徐福星; Fu-Hsing Hsu本論文以Pt、Pd、Rh、Ir、Au、Ag、Cu、Co與Ni等九種過渡金屬觸媒，在鹼性條件下對乙醇電氧化反應之產物，做有系統的研究。 上述九種金屬觸媒以含浸還原法製備，加入NaBH4當作還原劑，使其還原並吸附在Vulcan XC-72上。此法合成出來的樣品粉末，會先經由XRD、SEM、EDS與TEM的測試，藉此確認其結構、組成以及顆粒的大小，接著把合成出來的金屬觸媒，吸附到玻璃碳電極上進行電化學測試。本文採循環伏安法進行測試，從其實驗結果中找出各金屬觸媒的電化學特性，並依其性質將之分類；實驗以循環伏安法在-0.9 V~0.6 V掃描6~24 圈數後，藉FTIR、酸鹼度計以及氣相層析儀，分析經過乙醇電氧化產生出來的乙醛、乙酸產物，探尋、歸納過渡金屬觸媒之乙醇電氧化反應趨勢。 乙醇氧化反應分為兩種產物路徑：(1)12個電子轉移的C1路徑(2)4個電子轉移的C2路徑。本研究主要針對乙醇氧化反應的C2路徑產物(乙醛及乙酸)做分析。由產物分析的結果可以得知，在低電位(-0.9 V~0.6 V)的條件下，Pt、Pd、Au與Ag四種金屬作為觸媒，對乙醇電氧化成乙醛及乙酸之過程，相較於其他金屬擁有較高的催化活性。根據本研究結果顯示，在4個電子轉移的C2路徑下，各金屬觸媒對乙醇電氧化的催化活性由高至低依序為：Pt > Au > Ag > Pd > Rh > Ir > Cu > Ni > Co。再以此實驗結果，比較乙醇氧化的CV峰電流以及C2路徑的產物活性，可以推得Au與Ag兩種觸媒主要採C2路徑；Rh及Ir觸媒則採C1路徑；而Pt和Pd觸媒則是介於C1到C2之間。Item 氣相層析-哨式偵測器/加速度規感測器對無機氣體的分析與研究(2013) 吳卉馨; Hui-Hsin Wu本研究發展在氣相層析法中使用加速度規感測器來偵測無機氣體。將一迷你發音哨連接於氣相層析管柱的後端，取代傳統的氣相層析儀偵測器。當載流氣體與待測物氣體通過迷你發音哨時，產生聲音，造成振動變化，可以使用加速度規感測器來記錄。點燃傳統中國的沖天炮內的推進劑與爆炸劑，將會釋放高含量的二氧化硫、氮氣和二氧化碳無機氣體，並可以利用氣相層析/哨式偵測器-加速度規感測器系統做快速偵測。這裡描述的方法是安全的，儀器裝置亦是嚴謹，具有潛力被改良成為可攜式裝置。由於火焰離子偵測器對二氧化硫、氮氣、二氧化氮和二氧化碳難偵測，以及熱導偵測器需要使用氦氣，而此系統可以分別與火焰離子偵測器或是熱導偵測器結合來使用。Item 微小化氬氣電漿放射光譜應用於氣相層析偵測器之開發(2017) 洪舜文; Hong, Shun-Wen本研究使用石英管及市售不鏽鋼管柱製作簡易電漿裝置，透過高壓交流電激發背景氣體氬氣產生電漿，配合光譜儀分析氬氣電漿的放射光譜，透過波長選擇、電壓條件最佳化、電極間距最佳化及載流氣體流速最佳化後，偵測CN分子碎片放光波長385-387 nm，調整電壓10.3 kV，電極間距0.57 mm，載流氣體流速3 mL/min。分析9個不同官能基之化合物，可以從結果推斷本研究所開發之偵測器適合偵測低沸點低極性的有機分子，各化合物的偵測下限約為30 pg，本研究亦透過改變載流氣體純度及改變載流氣體的組成探討電漿內的氮原子來源，當氬氣純度從99.99%提升至99.9995%，層析圖訊號面積下降約8%、訊號高度下降約14%，表示載流氣體可能為氮原子的來源之一，但並非主要來源。透過在電漿裝置內混入氧氣及氫氣的實驗結果中，混入氧氣後氮原子會和氧氣反應，致使有機分子主要以氫原子放光為主，大幅降低了偵測器感度，而從混入不同百分比的氫氣後，可以看出氫氣會和氮原子反應而消耗氮原子，致使CN放光減弱，間接證明了本研究所偵測的波長為CN放光。 本研究成功研發出新型電漿氣體偵測器，兼具裝置微小、成本低廉、可重複使用、壽命長及高靈敏度等優點，期許未來能應用於微小化氣相層析系統。Item 電流式微小氬氣電漿-氣相層析偵測器(2016) 黃祐杰; Huang, You-Jie摘要 本實驗利用自行組裝的微型化介電質放電電漿應用於揮發性有機氣體分子的偵測，此微型化電漿偵測器是把不鏽鋼毛細管柱塞入玻璃管中密封後，並於玻璃管外纏繞電線製作而成。於電極兩端施加電壓9 kVp-p的高壓交流電後，可於常壓環境下形成穩定的電漿。本研究以氬氣作為載流氣體偵測訊號，當揮發性有機氣體通過電漿時，會和電漿中的氬離子發生反應，導致氬氣電漿的背景電壓值有明顯的變化。本研究進一步探討感測電極與電漿的距離、流速、電壓與反應訊號之間的關係，以找出在每一個不同變因下的最佳條件。當不同官能基的有機氣體分子，如烷類、醇類、酮類、酯類、芳香族；及鹵化物通過氬氣電漿時，皆有明顯的訊號變化。且訊號強度會隨著有機物碳鏈長度的增加而有逐漸增強的趨勢。本偵測器對iso-butanol的最低偵測下限為1.61 ng。此偵測器的優點為體積小、製作成本低，且有機氣體通過電漿時，訊號皆會有明顯的變化，因此可以應用於揮發性有機氣體的偵測。 關鍵字：介電質、常壓電漿、氣相層析