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化學科

快氧加鞭-催生一對氧!

本研究以科學邏輯的實驗方法與數據分析,探討各種催化劑的催化效率﹑特性與活化能的關係,從催化劑的用量﹑溶液的酸鹼性及溫度分析,找出適用於低溫及室溫環境可以快速製造氧氣的催化劑;但是在快速製氧下所產生的臭氧是必須避免的,所以進一步研究發現,在0℃及未照光條件下最不易產生臭氧,於是我們找出在低溫與室溫環境適用的催化劑分別是二氧化鉛及碘化鉀,並搭配適當的酸鹼值溶液使用。至於二次催化效果方面,PbO2的催化速率明顯下降,但是仍比MnO2來的快,這些研究結果將可應用在作為氧氣急救包瓶設計上的良好催化劑之參考。

不做鎳(Ni-free),高鉻不銹鋼更Nice (耐蝕)!

由於鎳原料價格高,有些企業為了求生存,生產耐腐蝕性能極差的無鎳低鉻200系列不銹鋼,魚目混珠為304不銹鋼銷售;有些企業則寧可選擇開發價格較低,但無損耐腐蝕性能的高鉻、無鎳及鉬的445不銹鋼,以取代304不銹鋼應用於含氯離子的環境。本研究的主要目的,為印證445及304不銹鋼兩者的耐蝕性質對等性。透過金屬合金成分分析、金相與微組織觀察、含氯離子環境的耐蝕性質測試、不銹鋼抗孔蝕當量值計算等實驗方法,綜合分析結果證實,高鉻、無鎳及鉬的肥粒鐵系445不銹鋼,其耐孔蝕性能與沃斯田鐵系304不銹鋼相當,具有取代304不銹鋼的潛力,可做為降低成本兼顧耐氯離子孔蝕的最佳材料選擇。

花花世界的魔力─花茶抗氧化力之探討

抗氧化力是近年來熱烈討論的議題,所以我們想結合臺東在地盛產的農作物─洛神花,以及生活中常見的花茶(玫瑰花、桂花、洋甘菊、菊花)來探討其抗氧化力,主要採用碘滴定法來測量,進行不同水溫、浸泡時間、濃度,以及糖添加物的實驗比較。實驗結果發現桂花花茶的抗氧化力最佳,其次是洋甘菊花茶,而洛神花的抗氧化力最差;而使用較高的水溫沖泡、增加浸泡時間以及提高花茶濃度,或是選擇適合的糖添加物亦會提升其抗氧化力。 因此,若飲用花茶時,欲要較高的抗氧化力,可以使用較高水溫,至少浸泡15分鐘的高濃度的花茶,此外,洛神可以添加砂糖,桂花則添加蜂蜜以提高其抗氧化力。

三乙氧基辛基矽烷與二氧化鈦反應之疏水性探討

本次實驗主要在於疏水塗層,透過在實驗室裡做出三乙氧基辛基矽烷與二氧化鈦反應生成的疏水塗料,將此疏水塗料沉積在清潔基板上,用不同的材質去沉積疏水塗料,比較不同材質的附著性,我們發現清潔基板要使用霧面玻璃,並且搭配重量百分比濃度約為11.3%的異丙醇溶液,或著將塗料塗到第三層,再搭配通風櫥抽乾,所顯現出的疏水效果會最明顯,接著探討疏水塗層的自清潔與應用在水泥與瓷磚上,再探討疏水塗層抑制黴菌生長。

無電電鍍-熱浴浸泡法

為了提高鋼、鐵的防鏽能力,本研究採用氧化劑(亞硝酸鈉)促使鋼、鐵表面產生黑色膜狀物(四氧化三鐵),使內部的金屬不受外在的因素影響而有效的被保護,避免金屬表面產生氧化生鏽,以提升產品的功能性,及產品使用上的安全性。 本研究主要在於探討在無電的情況下,如何能夠快速地將金屬表面做防鏽處理,以有效的達到延遲氧化的時間,並且討論溫度及藥劑與水的比例對各種金屬的螺絲的無電電鍍之效果有何差異。 研究結果發現溫度的高低以及藥劑濃度對於反應結束後的產品所呈現出的差異及防鏽能力皆有所影響,其中發現最佳溫度為120℃左右,最佳濃度為[NaOH]=12.5M,[NaNO2]=0.43M。

化污成油-合成鈷酸鋰觸媒催化大豆油及油炸廢油產出生質柴油之研究

本研究所得之最佳條件將碳酸鋰與氧化鈷以6:1的莫耳比合成非勻相催化劑鈷酸鋰,鍛燒溫度為900℃,鍛燒時間4小時,醇(甲醇) 油(大豆油)莫耳比值24,使用6wt%的催化劑,以攝氏65度的溫度反應2小時,可得出高達98.4%的轉酯率。

吸金大法-膠體溶液對重金屬離子的探討

本實驗的目標:比較不同種類及不同添加量的膠體溶液與重金屬離子混合後的差異,以尋求最佳的重金屬離子去除條件。從本實驗中可以得知:對Pb2+而言 ,以養樂多的去除效果最佳;對於Ni2+,則以低脂牛奶效果最佳。 由於不同的重金屬離子所對應的最佳螯合劑不同,所以不同膠體溶液吸附不同重金屬離子的程度也隨之不同,也因此我們可以推測出膠體溶液即為天然的螯合劑。 然而根據本實驗亦可發現動物性蛋白與植物性蛋白間的差異,這可能是造成豆漿與乳製品之間吸附能力差異的原因。 希望藉由本實驗發展出的系統,應用於其他重金屬離子去除率檢測的實驗,並且加深加廣,能普遍用於各種重金屬離子的檢測。

如膠似漆-伏打膠體電池放電速率之研究

伏打膠體電池以洋菜膠電解液添加硝酸鈉溶液當作鹽橋,改進了傳統鋅-銅電池的缺點。我們發現極板電解液改採用硝酸鋅、硝酸銅,增大極板面積,減小洋菜膠厚度及極板距離,明顯提升電池的電流強度。 為了更深入探討電池放電速率與電解質溶液溫度的關係,於是依據阿瑞尼士方程式: ln(k)= +ln(A),利用ln(k)對1/T作圖得一直線,可以得到直線斜率為-Ea/R。 相同濃度之下,電解質溶液溫度(T)愈高,電池的電流強度愈大,電阻愈小,電池放電速率(k=ΔI/ t)愈快。 實驗結果得知,不同種類的伏打膠體電池(鎂-銅、鋁-銅、鋅-銅、鐵-銅、鉛-銅),當中以(Mg |Mg2+|| NaNO3 || Cu2+|Cu)的活化能(Ea)小,電阻(R)小,放電速率(k)居中,當作伏打膠體電池較為合適。

神秘「果」度─探討神秘果抗氧化及解酒的可能性

由於看到新聞報導神秘果具有能讓酸變甜的效果,也有良好的抗氧化能力,甚至有解酒的效用,引發了我們的好奇心而進行研究,旨在探討神秘果的抗氧化力及解酒的可能性。首先萃取不同保存方式的各部位神秘果,以碘滴定法檢測其抗氧化力,我們發現神秘果的抗氧化力受到不同部位、溫度及保存方式影響,以葉片的抗氧化力為最高,而乾燥保存最能保留色素及抗氧化力。我們另以神秘果中含有的琥珀酸和檸檬酸進行解酒研究,在37℃下使琥珀酸過量時酒精減少百分比最高,而檸檬酸幾乎不與酒精反應。接著以Arduino自製酒精蒸氣檢測器測定不同保存及萃取方式的神秘果解酒情形,以水萃取的濃縮液能使酒精蒸氣濃度下降量較乙醇萃取的多,又以冷凍乾燥的果皮+果肉最佳。

以小搏大-奈米二氧化鈦用於建材改善PM2.5濃度之研究

本研究首先了解本地PM2.5主要來源,測量校園內各地空氣品質情形,發現在校門口及靠近廟宇附近PM2.5濃度較高且空氣品質不佳,結果與環保署公布的PM2.5三大成分相符,硫酸鹽占大氣細懸浮微粒質量的20%;有機碳占15%-20%;硝酸鹽占23%。根據研究發現硫酸鹽及硝酸鹽跟工廠、交通有關,有機碳則來自生質燃燒。因此本研究以奈米TiO2為主軸,首先在濾材上塗佈奈米TiO2,嘗試分解PM2.5,達到降低PM2.5濃度的效果。進一步將奈米TiO2塗佈在建材上,發現奈米TiO2確實可以達到分解PM2.5效果,達到降低PM2.5濃度的目標,並進一步建議除了在一般民眾居家及學校外牆塗佈奈米TiO2外,應回歸到PM2.5產生的源頭,在汽機車、工廠及民俗活動地點進行奈米TiO2塗佈的處理,從源頭減少PM2.5,創造健康的環境。