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化學科

合成三唑(Triazole)之超分子凝膠並討論其凝膠形成機制

我們成功利用點擊化學(Click Chemistry)合成出C1、C2、C3三個含有三唑(triazole)的化合物,三者的共同特色是具有對稱特性的超分子結構,C2、C3會自組裝成網狀結構並與有機溶劑形成超分子有機凝膠;經由實驗我們以成膠能力最佳的C3作為後續實驗主要研究對象。我們研究的內容包含基本物化性以及周圍環境對凝膠形成的影響,發現溫度、溶劑、濃度都會影響其聚集形貌。而我們對其分子間的作用力進行研究,得知主要以π-π堆疊、氫鍵及凡得瓦力等非共價鍵作用力維繫分子的結構。另外我們發現C3分子在凝膠態與薄膜態放光增強的效應,推測此分子具有AIE 效應(聚集誘發螢光增強)。最後,我們根據實驗結果,推導出C3分子形成凝膠的機制。

不能說的X-揭開植物化酒為水的奧秘

植物纖維中可食者稱「膳食纖維」,選擇常用蔬果做實驗,期望對人類有所裨益。本實驗經由觀察植物化酒為水的現象,藉膳食纖維的特性,去探討其原因與「分子間作用力」的相關性: 一、「非水溶性」膳食纖維可以吸收酒精和水份 。 二、膳食纖維有很多親水基團,而水的極性大於酒精,但實驗卻發現植物親酒精更勝於水: (一) 酒精和水發生「競爭取代」的現象。 (二) 膳食纖維有親脂端會吸油,而酒精也有親脂端。 三、極性分子有正極偶、負極偶,利用TDS&EC(總溶解固體量與電導度)測量儀,測出膳食纖維可吸引電解質。 四、蛋白質在酒精、醋酸、鹽酸中會產生變性,而「水溶性」膳食纖維可以吸附蛋白質形成保護膜,減少變性。

新式二硫化鉬複合材料用於光催化分解有機物研究

本實驗透過MoS2與Keggin金屬氧化物複合,分解水中有機物。MoS2價格便宜,具有與石墨烯相似的平面結構,且吸收波段位於可見光範圍。超音波震盪輔液相剝離法製造奈米級MoS2,創新使用深共熔溶劑ChCl-Urea作為嵌合溶液,不同於科學界常用的離子液體製程,其具有100%原子使用效率,是無毒又經濟的有機溶劑,結合MeOH降低溶液的表面張力的優勢,進而增加MoS2的分離效果,並探討不同條件的製作效果。本實驗研發出具『高效率、低成本、製程簡易』的複合材料製程,整個製程僅需30個小時,即可製作出具光催化效果的複合材料,最佳複合材料模擬太陽光照射30分鐘,亞甲基藍分解率高達98.5%, 且具有無二次汙染與可重複利用的優勢,是具經濟效益的新式有機汙染物去除法。

蛋膜通透銅錯離子

本研究主要是探討錯離子是否可以通過蛋膜及其相關的問題。我們經由蒐集現有資料後做出比較有可能的假設再進行實驗,證明不只有離子可以通過,錯離子也是可以通過蛋膜的。並藉由在課堂上學習到有關滲透和擴散的知識,加上紫外光光譜和導電度計的運用,加以得知通透速率,並進一步做更深入之研究。

「銅」樣是「鈦」陽能—探討太陽能電池組裝情形

為了能增進太陽能電池效率,以及了解太陽能電池作用的原理,我們試圖結合N型半導的二氧化鈦及P型半導體的氧化亞銅成為一個光電池。首先嘗試組裝出簡易的DSSC(染料光敏化太陽能電池)。實驗過程中發現二氧化鈦的塗佈濃度會影響其效能,故以不同塗佈濃度互相比較,尋找較佳塗佈濃度。接著組裝氧化亞銅作為半導體的太陽能電池。以直接燒結、改良燒結過程和以電鍍法等方式製造出氧化亞銅薄膜,比較不同方法製造出的氧化亞銅間之差異。並且以XRD及SEM觀測二氧化鈦以及氧化亞銅晶體結構,找出最適合成為光電池的條件。最後再將二氧化鈦和氧化亞銅結合,期望帶來更高的效益。

好「蝦」好「辣」好乾淨 -辣木籽與甲殼素淨水效應探討

「高分子蛋白」因無毒已慢慢取代化學混凝劑成為淨水材料新趨勢。本實驗探討辣木籽與甲殼素淨水效應探並找出最佳條件。結果:①泥水原水濁度去除率% :活性碳)(82.7% )> 甲殼素(82.3%)> 炭化辣木籽(66.3%)> 辣木籽(62.8%)>多元氯化鋁(61.3%)>明礬(40.9%) ②藍色染料色度去除率>80%。③最佳比例:活性炭粉:炭化辣木籽粉:辣木籽粉:甲殼素粉: =2: 2: 1: 1④.最佳pH範圍6~7.5,pH6.5濁度去除率97.5%、色度去除率93.1%。⑤Freundlich等溫吸附模式,顯示最佳最佳比例混凝劑吸附容量大,屬有利性吸附。⑥最佳最佳比例混凝劑銅離子飽和吸附當量qe=809.0(mg/g)。展望未來:為了永續生存,「高分子蛋白」混凝劑應繼續開發研究,讓它能推廣使用,使台灣以環保著稱,成為名符其實的福爾摩沙。

「導數」計時 ~由連續導電度的變化探討離子的反應速率

高中介紹各種反應的速率比較,但卻缺少實際觀察各種反應快慢的方式;本研究發現,可藉由連續導電度測量,從導電度的變化曲線中,觀察到各種離子反應在過程中的離子變化特徵,也可以找到準確的反應終結時間,並做定性及定量上的運用。文獻曾以硫沉澱的濁度,測奈米硫的反應速率,但此法測的是氧化還原與沉澱速率之和;但由連續導電度圖,則可單純的得到氧化還原反應的速率。透過取樣時間的適當設計,可觀察到每種離子反應的導電度波動都很獨特,相同的離子反應,導電度曲線的起伏很相似,可做為鑑別離子反應類型之用。從秒錶實驗的導電度圖中,還可看出兩個反應機構的交替過程。在反應速率的研究及教學上,連續導電度法提供了簡便而準確的方法。

「旋」光世界~自製旋光儀測量旋光度與抗氧化關係之探討

本研究利用自製旋光儀觀察測量具旋光性物質的過程,發現旋光儀的光源以發光二極體(紅光)及雷射筆紅光當光源、玻璃平底試管長12㎝的效果最好。砂糖、冰糖、蜂蜜、麥芽糖、代糖、葡萄糖、乳糖溶液的旋光性皆為右旋,而果糖的旋光性為左旋。本研究再進一步利用旋光儀測量比較不同濃度的茶類及糖類之旋光度及抗氧化性,發現茶類的旋光度及抗氧化性與濃度均呈正向相關;而糖類除果糖為左旋外,右旋的糖類旋光度與濃度亦呈正向相關;但抗氧化性與濃度卻呈負向相關,果糖亦同。

真「醇」假「純」~水玻璃大解碼

自然老師教我們做海底花園的實驗,令人驚訝的是在矽酸鈉水溶液裡,加入一些粉末,竟然可以「長」出像水草的柱體。我們很好奇心,於是便開始一連串實驗。研究結果發現: 一、不同物質結晶快慢速度不同,而不同物質,各有其最適合的水玻璃濃度。 二、結晶的物質加入水玻璃的量越多,長出的結晶物也越高。 三、等量的水玻璃,結晶物質所能長的高度,與水位高度有關。 四、水玻璃遇到酸性、鹼性和中性物質時,產生的凝膠、透光度及黏滯性效果不同。 五、醇類加入水玻璃,水玻璃濃度越高,凝膠現象越明顯、黏滯性越高。 六、可由透光度大小,判斷醇類濃度。 七、利用60%水玻璃,檢測真酒假酒的效果最好!

「烯」手「銅」心-自製儀器偵測氧化石墨烯複合物對銅離子的吸附探討

本實驗首先探討製備氧化石墨烯的最佳條件,及其氧化後的表面官能基的含量及特徵。為了有效增加水中銅離子的吸附效果,我們利用幾丁聚醣進行複合並製成試劑,經實驗得知本試劑其最佳複合比例,氧化石墨烯與幾丁聚醣的含量比為3:2,複合後吸附銅離子效能為同質量活性碳的8-9倍。本試劑在重覆測試10次反應後,其吸脫附後的再生率為78.1%,表示本試劑有良好回收再利用效果。最後我們利用自製儀器有效即時偵測銅離子的吸附情形,其吸附率可達93.8%。