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化學科

拜「鈀」兄弟─「催」出氧氣的化學力量

本研究從還原電位角度切入催化劑與雙氧水產生氧氣的反應路徑,思考二氧化錳無法長時間穩定產生氧氣的原因。查閱文獻發現,雖然二氧化錳具高還原電位,但反應過程中易被還原為 Mn²⁺ 而使催化能力下降。藉由還原電位表知道二價與四價鈀型的分子皆能氧化雙氧水,催化產生氧氣,因此本研究設計將鈀沉積於氫氧化鎳表面防止鈀顆粒團聚,透過高溫熱氧化製作出氧化態的鈀奈米酵素,結果顯示,9%鈀摻雜的 NiO 可快速催化反應, 溶氧量達 12.8 mg/L,效率優於 MnO₂ 與天然酵素,且連續反應三次後仍維持 96% 效率,金屬流失率小於 3.5%。本研究開發之 NiO:Pd 奈米酵素展現優異的催化活性與重複使用性,更適用於須穩定產氧量化的實驗課中和緊急供氧與環保催化等領域。

水漬別想賴著不走!—探討水漬不殘留方法之研究

水漬常見於日常生活中,許多人都因它難以清除,或因錯誤的清潔方式,使其變得更加明顯而感到困擾。我們可以藉由探究水漬殘留的因素,實驗各種清潔方式,進而找出最佳的清潔方法。 本實驗首先分析影響水漬殘留的因素,例如水的成分及擦拭方式。透過加熱石灰水,我們製作出水漬。接著,我們調配不同濃度的檸檬酸清潔劑,測試其清除水漬的效果。經過多次實驗,我們發現檸檬酸清潔劑的濃度比例為8公克檸檬酸比100毫升水時,清潔效果最良好。此外,我們進一步進行輪軸實驗,結果顯示,纖維長度越長、抹布孔隙越小,清潔效果越好。 本研究發現了清潔水漬的最佳方式,希望這些發現能幫助人們更輕鬆、有效地去除水漬,保持環境清潔,減少日常生活中的困擾。

光致變色螢光席夫鹼之合成及特性研究

合成亞胺化合物,抽充法容器除水除氧、分子篩乙醇除水及減壓蒸餾純化苯胺、克勞修斯方程估算蒸餾溫度。TLC偵測純度、計算Rf值並比較各結構極性。UV圖知SA於pH=6在383nm具吸收峰,酸化至pH=4則藍移至326nm,時間掃描測試證明SA酸鹼型結構轉變為瞬間快反應,計算定溫下K值,Van't Hoff圖求ΔH、ΔS,由ΔG負值證明SA酸化為自發反應。各結構λmax次序知芳香環對位助色團共軛延伸及化學反應性優於間位。聚集態時SA及SB2因抑制分子內旋轉螢光增強為AIE效應, SB1因π-π堆積為ACQ效應,各因素競合作用勝出者決定螢光強度,以X ray解晶結構確認內氫鍵的存在,導致SB1與SB2螢光發色相反的結果;合成錯合物Ca-L1及Zn-L1,不同pH下顯色具明顯差異並探討原因,以開發自製螢光pH試紙。

扭「蛋」成「膠」-蛋白質膠黏性質與褐變反應之化學探討

本研究評估動物性蛋白質作為天然膠黏材料的可能性。選用常見的虱目魚鱗、虱目魚皮、生豬皮、雞蛋蛋白、全脂奶粉、脫脂奶粉作為研究樣本,透過簡化後的蛋白質萃取方式,經BCA試劑及分光光度計測量找出最佳化萃取方式。隨後將萃取液經酸、鹼、有機化合物水溶液處理後,觀察黏滯性、附著力之變化。最後再探討蛋白質加熱後的褐變反應。結果發現,經0.15 M醋酸萃取72小時為最佳條件。在加入1 mg/mL醋酸、1 mg/mL碳酸氫鈉、2 mg/mL葡萄糖水溶液等三種處理後,黏滯性(Arduino系統)與附著力(百格刀組)均顯著提升。且加熱到60℃以上,有初步的褐變反應發生。綜合上述,動物性蛋白質經適當處理後具良好膠黏潛力,未來可進一步探討其化學變化,以提升應用價值。

「鏽」除「碳」魔力~探究粉鏽銅的光催化作用

本研究探討以粉筆灰、鐵鏽、及銅粉的混燒物製成粉鏽銅光觸媒,成功運用於二氧化碳的還原、抑菌、及分解有機物。首先探討粉筆灰、鐵鏽、銅粉的最佳混和比例條件,將粉鏽銅光觸媒塗佈在玻璃片上,進行光催化功能試驗。研究中,利用高壓釜及微波爐進行鍛燒,使用自製簡易工具,用於光催化降解、抑菌、二氧化碳還原、透光度等測量。結果顯示,以粉筆灰3公克、鐵鏽1公克、及銅粉1公克比例燒成的光觸媒,於紫外燈365nm照射3小時有較佳的光催化效果;將蛋白質降解最多,較能抑菌,及吸附二氧化碳轉為醇類。每天將粉鏽銅在365nm紫外光照射3小時,其光催化效率可維持至少七天。研究顯示,粉鏽銅確實有效降解有機物、抑菌,還原二氧化碳效果。

一「鹽」「鉛」金-鉛蓄電池加入各式鹽類的探討

鉛蓄電池電極板會產生不可逆的硫酸鉛使電池效率下降,因此我們利用在鉛蓄電池中加入不同鹽類與不同濃度的硫酸鹽類來解決不可逆的硫酸鉛,並模擬若降低電池充電電壓或是在車中工作溫度進行實驗。經實驗得出硫酸鉀在加入高濃度時較有效果,硫酸鎂與硫酸鋅則以低濃度時較有效果;而三者在低電壓充電時放電的效率都會比較低,且加 入硫酸鎂與硫酸鋅影響較小;三者在高溫環境時充放電的效率會比原本高,當中以硫酸鋅最為明顯。

「精」天能不能在「E」起! 四苯基乙烯單分子受環糊精包覆型式及其錯合物之聚集誘導放光性質研究

本研究聚焦於α−,β−,γ−環糊精對原始四苯基乙烯分子進行主客體錯合之聚集誘導放光現象研究,探討不同環糊精在水溶液中對四苯基乙烯之包覆效果進而觀察水溶液及固體狀態下之螢光性質變化,結合螢光顯微鏡、紫外可見光、螢光及核磁共振光譜技術量測與分子模擬方式來深入探討環糊精與四苯基乙烯之間錯合與放光關係。實驗結果顯示γ−環糊精對四苯基乙烯分子具有最佳的錯合包覆效果,兩者間透過 1:2比例方式為最可能模式,同時錯合物具有雙重激發放光性質 (分別放射藍光與綠光,激發波長分別為 330-380與450-490nm)。

開發有機膦催化之二酮吡咯烯烴β-醯化反應

由於多種阿茲海默症抑制的藥物中含有 pyrrolidine-2,3-dione 骨架,因此本實驗製備其衍生物,拓展神經損傷治療相關的藥品資料庫。研究中成功透過一鍋化策略完成難度較高的β-醯化反應,並且加成三氟乙酸酐的醯氟基,拓展醯化反應、氟化學的應用,展現其在化學及生物活性上的潛力。查閱相關文獻後,設計有機膦試劑作為催化劑,針對反應的條件進行優化,並深入了解其反應機構,建立β-醯化反應理論與實驗基礎,亦將所合成之產物進行純化,透過儀器鑑定化學結構與特性,接著測量並計算衍生物的反應產率。最終製備不同官能基的起始物,合成多種衍生物以豐富資料庫,並觀察不同取代基間的反應特性與立體障礙。

又大又通透的銨明礬結晶寶石之研究

想做出又大又通透的銨明礬結晶,在濃度上可以選擇15g/100ml,因為濃度太高會凝聚在一塊,顏色不透明;濃度太低則無法形成結晶。 冷卻速度太快,結晶體積會變小;而冷卻速度太慢,會造成結晶偏白且體積也變小。所以使用保溫袋做適度保溫是不錯的選擇。 另外減緩蒸發(結晶量少、尺寸小)、使用蒸餾水(各方面與自來水差異不大)、重複養晶(體積增加、但透明度減少)以及流動(量多但細碎)等變因影響都不是很正面。 適度添加硼酸、稀硫酸及溶解溫度降低可以提升透明度;而氯化鈉與硼酸(溶解溫度60℃)的添加則會提升結晶的尺寸。最重要的是總量增加(濃度不變)的方式不僅可以讓結晶的尺寸、數量皆增加,而透明度也很高,是體積增加但 透明度不減的關鍵!

晶彩人生---探究市售葉黃素飲與自由基之抗氧化反應

市售葉黃素飲外觀呈現橘紅色黏稠狀,去離子水稀釋以光譜儀測量波長在447nm有吸收峰。另以丙酮與正己烷萃取得黃色液體,光譜儀測量最大吸收率於波長450nm。濾紙色層分析法得知含有兩種葉黃素,分為葉葉黃素與米黃黃素,同時也比較菠菜汁與與市售葉黃素膠囊,皆含有葉黃素與米黃黃素。利用芬頓試劑產生氫氧自由基·OH,模擬自由基攻擊視神經時,存在於眼球的葉黃素作為抗氧化劑,與自由基反應,長鏈共軛雙鍵分解成短鏈,黃色消失。並利用光譜儀測量市售葉黃素飲與芬頓試劑反應,為二級反應。最佳反應條件為市售葉黃素飲加水稀釋成原濃度25%,[Fe2+]=0.005M,[H2O2]=0.767M,pH=2.92,反應速率定律式:R=k[葉黃素]2,k=(3.58±1.5)×10-5 1/Ms。