化學科

目前工業上有許多分解有機物質的方法，傳統方法通常使用鐵離子(Fe3+)催化過氧化氫(H2O2)產生高活性自由基，並利用自由基降解污染物的方法稱為Fenton法。傳統Fenton法當中的鐵離子為液相催化劑，雖然會降解污水，但是通常會留下大量鐵污泥需待處理，造成環境污染。為了避免這個情形發生，本研究將傳統Fenton法中的液相催化劑，改利用聚丙烯酸(PAA)錯合鐵離子形成的固相催化劑，改善鐵離子會隨著降解後的污水排放缺點，並自製即時偵測儀器進行反應。實驗結果顯示，PAA在pH=3時，有較大鐵離子的吸附力，在此條件下進行反應，鐵離子不易脫附，也可減少大量鐵離子耗損，能達到避免氫氧化鐵污泥的污染二度公害，達到最高環保效益，朝向綠色化學邁進。

本研究的目的是探討常見天然食材及廢棄果皮對紫外線（UV）的吸收效果，以Arduino組裝UV檢測儀檢測UVA、UVB的吸收值，並與市售UV強度計確認可信度。以水及酒精萃取食材發現常用食材都有吸收UV效果，其中柑橘類果皮和綠茶比過往科展的火龍果皮、蘆薈皮和咖啡渣效果更好。植物油中UV吸收效果最佳的是麻油，食材經油萃取後可提升吸收UV效果。防曬乳製作以水萃取綠茶3天及綠茶和水重量比1：3，搭配9種植物油萃取綠茶3天及綠茶和油重量比1：3，用油相/乳化劑/硬脂酸/水相重量比60：4：1：35，製出9種天然防曬乳，經自製UV檢測裝置評估後，發現防曬效果與市售防曬乳相近，也透過解剖顯微鏡觀察到油包水的圓球形微胞，證實此配方可成功製成防曬乳。

粉塵爆炸（英語：Dust explosion），是指粉塵在一定的密度內同時瞬間燃燒的狀態。八仙樂園的那場意外造成了許多傷亡，經專家分析後，確定是因為濃度極高的玉米粉引發了粉塵爆炸。此次研究想探討出何種條件下，最容易引起粉塵爆炸。 當桶內粉末濃度達到一定的質量時，就容易引起粉末的瞬間燃燒，造成氣體急速的膨脹。但我們在過程中，燃燒中的甲醇在桶子內部溢出，導致桶子變形，於是我們在桶子內部貼上鋁箔紙； 粉末噴出後無法點燃，所以我們在桶子內裝甲醇的蒸發皿加裝三角架固定並加高。 實驗後，我們觀察到以下結果：我們發現粉塵濃度越大，爆炸威力越強；烘烤時間越久(越乾燥)，爆炸威力越強；在相同條件下塵爆威力，玉米粉>太白粉>低筋麵粉。

「麵筋」是澱粉還是蛋白質？除了一般市面上的罐頭麵筋或烤麩的吃法，可以製成麵筋橡皮糖嗎？這引起我們的好奇。於是透過資料蒐集及文獻探討，深入的認識麵筋的特性及製作方法，也希望找出最具韌性的麵筋橡皮糖的配方及製作方法。我們先進行基礎測試實驗，接著在正式實驗中藉由控制水溫、洗麵水、放鹽時機、靜置溫度…等變因，針對麵筋的基本特性及韌性進行一系列的實驗、觀察與記錄，最後找到最佳麵筋橡皮糖的製法與配方。

礁溪蕹菜(空心菜)裡面有什麼？裡面是真空嗎？還是有氣體呢？如果裡面有氣體，會是什麼樣的氣體呢？與空氣的成分一樣嗎？如果不同？那與空氣的成分組成比例有差異嗎？ 氧氣及二氧化碳是植物生存的重要氣體，植物行光合作用時需要二氧化碳、葉綠素及光產生氧氣，植物行呼吸作用時則是吸入氧氣吐出二氧化碳。如果空心菜裡有氣體，這兩種氣體的含量會是多少呢？ 我們用大理石與鹽酸來產生二氧化碳，再將二氧化碳與空氣混合成不同的比例，利用二氧化碳與澄清石灰水會產生白色混濁的現象，再利用透光率的不同，去比較估算礁溪空心菜裡面的氣體所含二氧化碳的含量。我們也利用鋼絲絨生鏽時所耗掉的氧氣量來與空氣做比對，估算空心菜中的氧氣含量是多少。

本研究自組光學檢測儀器，探討甜菜紅與銅鉛離子的作用特性，用於評估含甜菜紅蔬果與銅鉛接觸之食品安全，及應用於銅鉛離子檢測的開發。研究中先測試自組儀器的穩定度，尋找不同色光測定甜菜紅靈敏度及適用濃度範圍，以光譜強度的消退探討銅鉛離子與甜菜紅的作用及不同酸鹼值的影響。研究發現銅鉛離子均會消退甜菜紅的光譜強度，因此在銅鉛接觸下，甜菜紅將有食安的疑慮。研究也發現，在pH 10甜菜紅與銅鉛離子具有穩定作用關係，銅離子在濃度4×10-5M以下有線性關係，偵測極限為0.095ppm；鉛離子在濃度2×10-5M 以下有線性關係，偵測極限為0.25 ppm。因此，利用甜菜紅的光譜強度，有潛力開發為銅、鉛離子的檢測方法。

本實驗從電極數目、電極表面積、鹽橋種類、電解液濃度及自製果凍電池影響鋅銅電池電流和持久性，並改良課本電池實驗。結果顯示鋅片越多、硫酸銅濃度愈高，供電時間愈久；鹽橋以硝酸溶液發電量最高；果凍電池中電極片接觸面積、硫酸銅果凍濃度、硫酸鋅果凍鋅粉添加，與電流呈正相關。溫度越高，電流越大使用時間越長。硫酸銅果凍濃度為飽和時可持續發電七個小時。用過的果凍浸泡於電解液中，可再提供電流重複使用。綜合所有IV曲線，飽和硫酸銅果凍配添加鋅粉10克硫酸鋅果凍、於40℃時供電最久且最穩定。課本鋅銅電池實驗發電量小，經本實驗改良鋅銅電池，果凍電池大小面積約15 cm2，即可讓LED燈發亮，增添許多趣味性與教育意義。

本研究探討「矽藻土」對重金屬吸附的特性，利用其高孔隙率以及其他性質來吸附重金屬，並改變不同的變因來觀察其對重金屬吸附的影響。 首先，我們探討不同矽藻土的狀況對吸附量的影響，發現使用2g矽藻土靜置24小時吸附銅離子的效益最高，當溶液50℃時吸附量最大、吸附速率最快。在不同種類矽藻土的吸附效果比較中發現農業用的吸附效果最好，但工業用矽藻土吸附性價比最高。另外我們觀察不同溶液特性對吸附的影響，發現背景電解質濃度愈高，吸附效果愈差；矽藻土吸附銅離子的能力會隨著溶液的pH值降低而變差，並以此原理反脫附矽藻土進行再利用。最後使用氫氧化鈉改質矽藻土，發現改質後矽藻土的表面特性會隨之改變，進而增加對銅離子的吸附能力。

以往呼氣分析皆是在醫院及研究單位進行，且呼氣檢測可提供診斷疾病的資訊。文獻中指出，血糖值上升則呼氣中CO2濃度上升；血糖值下降則呼氣中CO2濃度下降。本研究發展攜帶型直笛檢測器(簡稱FRD)分析呼氣，採用市售直笛組合自製流速計，搭配APP-Spectroid測量吹入氣體聲波頻率，比對聲波頻率與分子量相關性，並加入氣體絕熱指數的校正。本研究FRD完成N2與CO2校正，得到高再現性結果，以N2和CO2不同比例混合氣體作為標準品，完成檢量線。人體呼氣測試以多步驟集氣袋模式排除水氣，並將測出呼氣平均分子量換算與校正得呼氣中CO2濃度。本研究有效開發FRD並發展微小化輕便檢測器，降低檢測器成本易推廣於大眾，更能夠收集大數據促進國人醫學與健康的研究。

本研究嘗試利用「自製磁吸裝置」來探討傳統合成Fe3O4的條件、並開發以「草酸亞鐵」為前驅物經過氧化氫系統氧化合成Fe3O4的方法，成功控制以單一亞鐵源合成Fe3O4。為了能夠量產Fe3O4，實驗以「窯燒」方式進行，使不同含鐵起始物隔絕氧氣並在高溫下重新排列組合。由於部分鐵源所製出的產物磁性強卻具雜質，因此我們採用虎克定律作為輔助以判別磁性差異。 實驗發現需要適當pH環境與反應速率才能得到磁性的Fe3O4產物。在熱裂解方法中，以「草酸亞鐵」作為前驅物進行600℃、2小時封窯加熱後所製成的Fe3O4雜質少且磁性佳。實驗以銅置換反應及鐵硫氰鹽、普魯氏藍等顯色方法為依據，鑑定起始物在高溫下的磁性產物中不含鐵元素，最後也以科學上具有公信力的XRD證明此結果。