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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    離子液體及中孔二氧化矽SBA-15負載雜多酸-離子液體超強酸觸媒之製備、鑑定與催化特性研究
    (2014) 劉莉莉
    離子液體(ionic liquids; ILs)是公認具有高穩定性、極低揮發性的綠色溶劑,更因其可藉由離子交換調控的陽離子和陰離子組份,該液體鹽類可為質子、非質子或兩性離子(zwitterionic)的型態,是一理想的均相催化觸媒。本論文部份研究利用本實驗室所開發之31P-TMPO NMR酸性鑑定技術,即利用三甲基磷氧化物(TMPO)做為探針分子,透過31P核磁共振(nuclear magnetic resonance; NMR)光譜進行實驗,針對不同類型離子液體之酸性特性加以鑑定,並討論其催化應用性。 雜多酸(heteropolyacids;HPAs)則是一種穩定性極佳的無機鹽類,由於其獨特的氧化、還原特性、可溶性和超強酸特性,常被應用於石化及生質能催化反應做為異相或均相觸媒。然而,由於HPA容易溶解於極性溶劑(如水、醋酸等)中以及表面積低等缺點,使反應後催化劑與產物不易分離以及觸媒循環使用困難等缺點,極大地限制了其在催化領域的工業應用。因此,許多新進研究著重於將HPA固載在高比表面積擔體上面,藉以提升其分散性及穩定性。但單純以物理吸附方式將雜多酸負載在擔體表面則存在嚴重的催化劑浸出(leaching)問題,不利於產物分離以及觸媒回收循環使用。針對此一困難問題,本研究開發一種新穎負載型無機有機複合催化劑,選擇利用1-甲基-3-(三甲氧基甲矽烷)咪唑氯化物(1-methyl-3-(trimethoxysilylpropyl)- imidazolium chloride)離子液體做為連接HPA與具高比表面積的中孔二氧化矽SBA-15擔體之間的橋樑,首先將IL修飾於SBA-15載體表面,再利用IL上的帶負電咪唑環與雜多酸陽離子所形成的離子鍵結達到固載的目的。吾人所製備的HPA-IL/SBA-15觸媒並透過各種物裡化學分析與光譜技術加以鑑定,此外,亦利用31P-TMPO NMR酸性鑑定技術其酸性特性(酸強度與濃度)。最後,並藉由線性烷基苯(LAB)催化反應進行測試,了解其催化效能。 由異核固態NMR及其他實驗結果顯示,吾人成功地負載典型的Keggin-型態HPA,即磷鎢酸(H3PW12O40; HPW),在IL修飾的SBA-15表面,且所製備之HPW-IL/SBA-15觸媒具有超強酸的特性存在。經由改變HPW和IL的負載比例,吾人亦成功的調控負載在擔體上的酸強度與酸量分佈,並發現在適當的HPW/IL比例(即接近1:1)時,反應不僅具有高轉化率且有較好的短鏈線性烷基苯(2-LAB)產物選擇率,說明此時HPW原存在的三個質子活性酸位(proton active sites)當中,平均只有一個質子與IL上的陰離子形成離子鍵而被佔據,所剩餘的兩個質子表現出最高濃度的超強酸質子分佈,因而展現較佳的催化能力。反之,負載過少(或過多)HPW時,極低(或極高)質子酸位的存在,均導致較低的LAB轉化率和選擇率,反而不利於反應的進行。