化學系

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國立臺灣師範大學化學系座落於公館校區理學院大樓。本系成立於民國五十一年,最初僅設大學部。之後於民國六十三年、七十八年陸續成立化學研究所碩士班和博士班。本系教育目標旨在培養化學專業人才與中等學校自然及化學專業師資,授課著重理論及應用性。本系所現有師資為專任教授25人,另外尚有與中央研究院合聘教授3位,在分析、有機、無機及物理化學四個學門的基礎上發展跨領域之教學研究合作計畫。此外,本系另有助教13位,職技員工1位,協助處理一般學生實驗及行政事務。學生方面,大學部現實際共322人,碩士班現實際就學研究生共174人,博士班現實際就學共55人。

本系一向秉持著教學與研究並重,近年來為配合許多研究計畫的需求,研究設備亦不斷的更新。本系所的研究計畫大部分來自國科會的經費補助。此外,本系提供研究生獎助學金,研究生可支領助教獎學金(TA)、研究獎學金(RA)和部分的個別教授所提供的博士班學生獎學金(fellowships)。成績優良的大學部學生也可以申請獎學金。

本校圖書館藏書豐富,除了本部圖書館外,分部理學院圖書館西文藏書現有13萬餘冊,西文期刊合訂本有911餘種期刊,將近約3萬冊。此外,西文現期期刊約450種,涵蓋化學、生化、生物科技、材料及其他科學類等領域。目前本系各研究室連接校園網路,將館藏查詢、圖書流通、期刊目錄轉載等功能,納入圖書館資訊系統中,並提供多種光碟資料庫之檢索及線上資料庫如Science Citation Index,Chemical Citation Index,Chemical Abstracts,Beilstein,MDL資料庫與STICNET全國科技資訊網路之查詢。

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    以理論計算方式研究以下反應機構: I.水煤氣轉換反應在M/TiO2(110) (M=Pt, Au, Cu)表面之反應路徑探討 II.硫化氫在金屬表面W(111)的分解與氧化
    (2011) 彭士峰; Shih-Feng Peng
    我們使用週期性密度泛函理論來研究燃料電池系統中可能的催化反應,包括水煤氣轉換反應和硫化氫的分解與硫原子的氧化反應。在水煤氣轉換反應中,我們研究了在pure-TiO2(110)和M/TiO2(110)(M = Pt, Au, Cu8)表面上可能的反應途徑,其中以Cu8/TiO2(110)表面的反應活性最好,我們另外也計算了在Pt/TiO2(110)表面上的分子動態模擬反應。在Cu8/TiO2(110)表面上,我們計算了carboxyl和redox兩種反應機制的反應位能曲面,結果顯示在Cu8/TiO2(110)表面較容易進行redox反應路徑。而CO氧化反應的能障,從26 kcal/mol (pure-TiO2(110)) 降低到5.38 kcal/mol (經Cu cluster協助);另外,H2O的分解反應也從12.08 kcal/mol (pure TiO2(110)) 降低到 8.35 kcal/mol (經O-vacancy協助)。然而在Pt/TiO2(110)的表面上,因Pt和CO分子的吸附能太大(約44 kcal/mol),導致過度穩定中間態存在,發生毒化現象,不利於水煤氣轉換反應的進行。我們也計算了H2S在W(111)表面的分解反應,斷去其中兩個H-S鍵各需要跨越能障5.06 kcal/mol和15.68 kcal/mol,最終形成表面S原子和氣態H2分子,整個反應放熱51.80 kcal/mol。該S原子可繼續通入氧氣去除,形成SO和SO2的反應能障分別為14.44 kcal/mol和34.46 kcal/mol,最終形成氣態SO2分子放熱12.52 kcal/mol。
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    以理論計算方式探討硫化氫分解與硫氧化反應在純金屬Ni(111)與Pt(111)以及雙金屬Ni@Pt(111)與Pt@Ni(111)表面上的反應機構
    (2011) 葉丞豪
    我們使用週期性密度泛函理論來研究燃料電池中受到硫毒化問題以及氧化去硫的反應,含硫物種如硫化氫容易吸附在燃料電池的電極上並造成硫原子和金屬電極的強烈鍵結使得電極遭受毒化降低反應效能,利用添加氧氣去除硫原子形成二氧化硫分子離開是解決辦法之一。我們計算了純金屬Ni(111)和Pt(111)表面上的硫氧化反應中的關鍵步驟:SO2生成反應中的反應能障分別是1.07 eV以及0.41 eV,顯示在Pt(111)表面上去除硫的效果比在Ni(111)表面上好。而近年來越來越多研究指出使用雙金屬觸媒可以達到比純金屬更好的催化效果,我們的結果顯示在Ni@Pt(111)表面上SO2生成的反應能障為1.86 eV而在Pt@Ni(111)表面上僅需要0.13 eV的能障即會生成SO2。因此歸納對於氧化硫生成SO2的反應而言,其反應能力優劣順序為Pt@Ni(111) > Pt(111) > Ni(111) > Ni@Pt(111),最後經由H2S在Pt@Ni(111)表面上分解會呈現吸熱的低毒化能力以及利用高低覆蓋率(或高低壓)的反應測試中都證明了Pt@Ni(111)表面具備更優於純金屬的抗硫性。
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    MH+(M = Ni, Cu, Zn)和CH4, NH3, H2O等分子在氣相中反應以產生氫氣之理論計算與研究
    (2011) 楊芳怡; Fang-I Yang
    在本文中,我們將藉由密度泛函理論當中的B3LYP方法來探討週期表中第一排過渡金屬的氫化物([MH]+,M=Ni、Cu、Zn),與含氫的小分子(CH4、NH3、H2O)之氣相反應,研究產生氫氣的可能反應機制,以及反應位能與能障的討論。 本實驗共分成三個部分進行研究:(1)MH+(M = Ni, Cu, Zn) + CH4 反應機構的理論探討,(2)MH+(M = Ni, Cu, Zn) +H2O 反應機構的理論探討,(3)MH+(M = Ni, Cu, Zn) + NH3 反應機構的理論探討。結果發現,在過渡金屬離子上加了一個hydrogen ligand的反應物[MH]+(M=Ni、Cu、Zn),皆會先靠近CH4、NH3、H2O等分子形成複合物,經由相似過渡態TS結構,促使CH4、NH3及H2O等分子中的C-H、N-H、O-H 鍵斷裂,並和金屬上的H結合產生氫氣進而脫除。而我們也觀察到,這三種金屬氫化物(NiH+, CuH+, ZnH+) 以及三種小分子(CH4、NH3、H2O)的反應,在位能曲面圖上出現不同的反應趨勢,針對上述的問題我們也會進行更深入的討論。
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    氣相B, Al, Ga原子分別與 N2O,CO2,NO2分子反應機構的理論計算研究
    (2011) 徐淑娘; Shu-Liang Hsu
    人類的農、工、商活動,貢獻了大量的二氧化碳及一氧化二氮,這些迅速增加的氣體造成溫室效應,導致全球氣候異常;另一個因交通運輸及燃燒過程伴隨生成的污染物二氧化氮,影響生物的健康也不容小覷。本篇研究的目的為找出適當之反應物,並透過能障很低的反應機構,來使N2O、CO2、NO2轉變成穩定且無污染或低污染之氣體;我們也將此三種系統的反應性做比較,並提供可能的解釋。 我們使用Gaussian 03套裝軟體來完成理論計算,先以DFT (Density Functional Theory)使用B3LYP/6-311+G(3df)做結構的最佳化,更進一步做CCSD(T)/aug-cc-PVQZ單點計算。結果顯示氣相B、Al、Ga當起始反應物,分別與N2O 、CO2 、NO2進行反應,三個系統中,皆是以B的反應性最佳,可進行的反應路徑最多(包含Insertion),且放出的能量也最多,Al次之, Ga的反應性最差。 依據Mulliken DA(donor-acceptor) 的理論,推論電子是從金屬轉移到氣體N2O 、CO2 、NO2分子中,形成金屬原子與這些氣體分子中charge為正電的原子相結合,其中間產物往往也最穩定。 此外,氣相B、Al、Ga當起始反應物,與N2O 、CO2 、NO2進行反應,以NO2 的反應性較多變化,而要將穩定的CO2活化,其反應性最差;只有在N2O系統的反應,才會在不需能障的情形下,將N2O降解生成無害的氣體N2,若在CO2 和NO2系統中要生成無害的氣體O2,皆是能障很高的反應,但仍可達成將CO2 和NO2降解成NO及CO氣體。