化學科

以不同來源的銀材料，經化學沉積法沉積硫化銀於可彎曲材料，探討影響自製可彎曲硫化銀量子點敏化太陽能電池（以下簡稱Ag2S QDSC）。建議製備條件：0.8M AgNO3(aq) + 0.4M Na2S(aq) 製備沉積4層硫化銀量子點，搭配添加幾丁聚醣製成之糊狀電解質處理，正極材料使用少層奈米石墨稀，相較於其他處理組，具有較佳效能。使用銀線作為串聯之材料，可降低其中之電阻，增加其效能，串聯2組電壓為1.02V，可驅動數位時鐘，串聯3組電壓為1.64V，可驅動計時器。

本研究源自有一天，在電視上看到新聞報導說：「氧化對人體有害，而有些植物具有抗氧化效果，對身體健康有幫助。」因此，展開一連串研究客家香菜抗氧化之旅。 研究結果發現： 一、客家香菜中，以香椿抗氧化能力最好。 二、不同部位客家香菜，以紅蔥外皮及香椿的莖抗氧化能力最佳。 三、客家香菜液濃度愈濃，抗氧化能力愈好。 四、客家香菜汁液的量愈多，抗氧化能力愈好。 五、客家香菜煮熟後，大部分抗氧化能力下降。 六、川燙時間長短，會影響客家香菜抗氧化能力。 七、客家香菜加鹽、加糖後，抗氧化能力下降。 八、客家香菜加酸後，抗氧化能力變低；但加鹼性物質後，客家香菜的抗氧化能力變高。 九、客家香菜加酒、或加酒榨汁後，抗氧化能力增加。

本實驗所參考的自然課程為三年級的「溶解」、四年級的「燈泡亮了」及五年級的「生活中的酸鹼」、「植物世界」，我們運用生活中唾手可得的材料，例如：銅片和鋅片，分別當做電池的正、負極，以檸檬汁、海鹽(電解液)和果凍粉(吸附物)混合，吸附以58%酒精萃取的小葉欖仁汁液，並配合葉綠素光照實驗，在實驗前用簡單的儀器對光源與色光進行分析。發現不同的光源與色光照射下，葉綠素電池產生電能的效果也會有差別，且符合葉綠素對紅、藍光吸收較強的特性，若是吸收紅、藍色光混合成的桃紅光照射，則會有更高的電功率產生，串聯三個我們製作的葉綠素電池，也能夠使小顆LED發光、液晶零件發光等。

優點： 一、今年作品的件數國中組與高中組的都多於國小組的，與往年的情況略有不同，難能可貴（考慮升學壓力）。 二、國小組的研究題目多數與實際生活有關，高中組的則有偏重理論性探討的趨向。其中高小組第一名『尋找「白齒黑牙」的根源』探討行程齲齒的原因與飲食習慣比較，內容周延、數據充足而且學生態度認真，思考靈活，可供有興趣於科展的同學參考。 三、作品中有數件比往年的有所進步，這些作品的共通點是（1）周延的計畫。（2）較長時間的研究。（3）比較晚整的數據。（4）表達能力強。 尚待改進： 一、要廣查文獻，據實以報。 二、科學研究要能量化，根據事實做合理的解釋，不要勉強推理。 三、雖可大膽假設，但必須要小心求證，不要自認理所當然。

本研究主要探討三個部分：如何從有機物中取得碳點、此碳點在不同條件中的穩定性比較，以及碳點的應用。 結果顯示，一般的食物（如本實驗用的洋蔥）能透過烘烤的方式，由燒焦處沖刷下具有親水性的碳點（簡稱洋蔥碳點），這樣的碳點在紫外光照下會激發出藍色螢光，可穩定的分散於水溶液中。探討不同環境對碳點螢光強度的影響時，我們發現洋蔥碳點在NaCl溶液濃度0到1.0 M之間、紫外光照射0到60分鐘之間、pH值3.0到8.0之間有良好的穩定性。碳點的螢光特性可應用在生物顯影與金離子檢測中。前者結果顯示，洋蔥碳點與細胞混合後，在紫外光照下可清楚描繪出細胞輪廓；後者可透過螢光淬滅的程度與金離子濃度做出回歸直線圖，以線性方程式即可求得金離子濃度。

擦擦筆為何不需立可白就可以擦乾淨原來顏色，利用擦擦筆感溫變色的原理加上水黏土自製變色鼻涕蟲。 先由市售的擦擦筆分析調查開始，接著各種擦擦筆的特質，研究感溫材料的特質及與生活中不同材質物品的結合，研究感溫材料與水黏土的結合~感溫鼻涕蟲特質。 最後，利用研究結果，將感溫鼻涕蟲應用在生活上，製作實用奶瓶茶杯感溫器、引擎及電腦散熱器感溫器、感溫鑰匙圈、替代市售彈力球鼻涕蟲的感溫玩具及具環保實用功能的感溫牆壁等，藉由太陽光熱輻射讓牆壁產生變色效果，達到環保綠能永續功能。 由觀察生活中有趣的文具~擦擦筆開始，經歷一連串的研究歷程，歷經許多困境甚至發生爭執，科學發現過程中我們學會最重要的科學態度~謙卑。

微型電解只能從顏色及氣味來判斷產物的種類與酸鹼性，本研究以不同的電解裝置來解決微型實驗無法定量的缺點。在氣體的檢驗除了氣味外，還以點燃的線香確認。溶液的酸鹼性除了酚酞外，也使用廣用試紙及pH計說明。在改變溫度的實驗中發現，溫度越高反應速率越快，陰極析出的量也越多。以石墨和銅電極電解硫酸銅水溶液，在陰極以銅電極析出較多，可說明活性電極的影響。以石墨電極分別電解硫酸銅與硝酸銀水溶液，陰極析出的量銀多於銅，則可以從法拉第電解定律中，通入相同電量時，析出的重量是和（原子量／電荷數）呈正比來解釋。另以銅電極電解碘化鉀水溶液，電壓由 9V降為3V時，陽極由I3－、 Cu2＋變成了只有Cu2＋，證明電壓大小會改變陰陽極的產物。

本研究的紙電池由鋅銅紙電池著手，藉由探討鋅銅紙電池反應環境，我們彙整所有適合放電的條件，得到一個優化鋅銅紙電池。之後為了減少重金屬的使用與延緩水分流失，我們將電解液改為氫氧化鈉凝膠，並在陰極電解液中加入過氧化氫緩解極化現象，得到一個較環保且能長時間使用的鋅紙電池。然而鋅紙電池的電壓值較低，我們將陽極改為鋁片提升電位，製得一次性鋁紙電池，並藉由密封測試探討一次鋁紙電池真正的反應機制。最後我們將電解液改為離子液體，試著將一次鋁紙電池改良成二次鋁紙電池，並探討不同反應環境來提升電壓，得到一個較佳的二次鋁紙電池，但最終測量充電之電能轉換效率發現效果不佳，故在二次鋁紙電池上仍有待繼續研究，以提升其效能。

本研究利用石墨烯高導電、高表面積等特性製成碳布電極，並研發出具高電子轉換效率的EDTA˙Fe3+作為觸媒，成功開發出新型微生物燃料電池。將自製的石墨烯以Polypyrrole固定修飾在碳布表面，取五片此修飾碳布作為陽極電極，陰極則為兩片未經修飾之碳布。利用食品級酵母菌在陽極槽對葡萄糖行厭氧氧化反應，產生的電子經外部導線抵達陰極，利用陰極槽EDTA˙Fe3+與EDTA˙Fe2+間快速轉換，提升電流值。 實驗結果顯示單顆電池電壓即可高達0.7 V，電流則達323μA，電池續航力高達兩小時，較傳統的微生物燃料電池電壓0.35~0.5V高出許多，且具有低汙染及低成本等特性，另外我們研發出的無毒陰極修飾劑EDTA˙Fe3+更符合綠色能源的概念，可望未來能將本實驗微生物燃料電池應用於農牧業的燈具。

本研究以方便取得的材料及簡易的操作程序，發展新穎且對環境無害的氧化鋅凝膠製備法。實驗首先尋找製備氧化鋅凝膠的方法，接著探討影響凝膠形成的因素，包括電解質種類、電解液濃度、電解液添加酸或鹼、外加磁場以及反應金屬的形狀等。最後針對製備的氧化鋅凝膠進行吸水性、紫外線遮蔽程度、導電性及發電效果等測試。研究結果顯示，鋅線圈與表面為氧化銅之銅線圈於食鹽水中反應速率較快，是製備氧化鋅凝膠的較佳方式。氧化鋅凝膠可吸收自身質量一倍以上的水，能遮蔽75%以上的紫外線。另外，氧化鋅凝膠發電最高電壓可達140毫伏特，最大電流可達70微安培。本研究能以簡易方式製備氧化鋅凝膠，具有推廣及應用的價值。