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化學科

磁性分子模板在重金屬吸附及脫附之應用

本研究探討新型分子模板之製作,並分析台灣河川中最常見的四種重金屬(銅、鉛、鋅、錳)之吸附效果,亦利用各個不同變因(競爭吸附、pH值等因素),比較分子模板分別在不同條件下的重金屬吸附效果。接著再結合磁顆粒之構想,製作出磁性分子模板。經由實驗測量後磁性分子模板重金屬最高吸附量可達95%,其重金屬脫附效果也可達83%。磁性分子模板中的磁顆粒並不會影響分子模板的吸附,不僅可加快分子模板的吸附及回收時間,更可以將分子模板做更有效回收利用。

從ㄇ到ㄩ的旅行 – 由電子的傳遞理解反應速率與化學平衡

當兩金屬相接後置於電解質溶液中,經由測量兩端氫氣產生量,分析(1)僅一端金屬可與電解液反應時,電子的流動狀況。及(2)兩端金屬皆可與電解液反應,電子的流動狀況。藉此探討金屬還原力及反應速率對於電子流動的影響。 為進行定量分析,經過不斷嘗試錯誤,成功自製安全方便的排水集氣實驗裝置(圖7-1)進行研究。

銅銅滾『蛋』『殼』真神奇

蛋殼內約九成成分為碳酸鈣。實驗結果顯示蛋殼對吸附銅離子有良好的效果,蛋膜則無。我們為了提升蛋殼吸附銅離子的量與速度,做了六個實驗,分別改變不同溫度、轉速、蛋殼質量、顆粒大小、吸附材料及環境酸鹼度,實驗結果顯示,轉速及溶液酸鹼度對蛋殼吸附銅離子的量與速度並無太大影響。而蛋殼顆粒大小、質量及溫度及對於吸附銅離子有明顯差異,所以改變蛋殼質量與顆粒大小可提升吸附銅離子的量與速度。最後再以茶葉蛋、土雞蛋蛋殼進行銅離子吸附條件探討,並發現土雞蛋與雞蛋蛋殼對銅離子吸附效果較佳。

光與影的交錯

本研究是參考光合作用對葉片的影響而有了行動的方向,我們知道光合作用的產物是葡萄糖,並轉化為澱粉的形式儲存能量。我們以鋁箔紙覆蓋在受光不同天數的葉片上,校園植物材料的選擇則盡量以嫩葉、 少毛狀物、較柔軟、角質層薄之葉片為主,藉由加水加熱的方式,再以酒精隔水加熱褪去葉綠素的干擾後,以碘液測試葉片所含之澱粉的多寡所產生的圖樣變化。最終將經碘液處理後的葉片樣本,測試在不同酸鹼及溫度等環境下,對於「碘-澱粉錯合物」的影響,並在當中選取對葉片最適合的酸鹼性及最良好的保存溫度,藉以改善植物進行光合作用實驗所呈現的結果。

『銀』在起跑『線』~探討提升第二代自製可撓式染料敏化太陽電池效能之研究

為提高耐溫性、製程需求等因素,選用PC薄膜為可撓式基材,製備第二代可撓式染敏太陽電池建議條件,負極:PC/導電膜/TiO2/紫羅蘭/奈米銀線,正極:PC/導電膜/少層奈米石墨烯第一層組合。塗佈奈米銀線提升導電性,降低電池內電阻,使二代自製電池效能提升。加入水溶性幾丁聚醣於電解液,製成糊狀電解質,改善電解液易滲的問題,延長電池工作時間。串聯3-4組二代自製電池,可驅動數位時鐘及計時器,增加其運用性。自製可撓式光量子點4層之太陽電池,其效能與第二代自製可撓式染敏太陽電池相近。

小小「硝」防員

日常飲食中,我們無法避免的接觸醃製肉類或豐富營養價值的蔬菜,但它們都含有大量的硝酸鹽,若與乳酸菌飲料搭配,會生成致癌物亞硝胺,為了防範硝酸鹽,我們進行了幾個實驗,從當中發現含茶多酚的茶類飲料、有豐富維生素E的堅果及富維他命C的水果,都有助於降低硝酸鹽。此外,我們發現蔬菜的葉柄含量最高,食用老葉則相對安全,在探討烹調方式的實驗中也證實,人們常說的水煮優於直接加熱,也的確明顯具有降低硝酸鹽含量的功能。

「離」家出走

利用通入外線圈的電流造成外磁場,並通上內電極電流。離子受到磁場和電流的影響,會在觀測槽內形成圓周運動,放入標定粒子觀測其移動情形。改變硫酸銅水溶液的電解質濃度、內電極電壓、外線圈電流,觀測並記錄離子移動速率、電導率、莫耳電導率的變化。 實驗結果顯示:第一、濃度越高,電導率越高,造成離子移動速率越快,但換算成莫耳電導率時,因為濃度越高,離子間的吸引力越強,莫耳電導率就越低。第二、內電極電壓越高,電導率越高,離子移動速率同樣也越快,而因濃度相同,換算成莫耳電導率時,同樣也越高。第三、外線圈僅提供磁場,使勞倫茲力增加,但幾乎不影響溶液之導電程度,使離子移動速率隨之增加。

一顆方糖的開始—談香灰的秘密

香灰、木灰、稻草灰中能幫助燃燒的物質是溶於水的部分,其殘渣並不能幫助燃燒。從水溶液中我們發現硝酸鹽、亞硝酸鹽是造成方糖能起火燃燒的主要因素。從實驗中,我們也發現香灰中的硝酸鹽、亞硝酸鹽含量比木灰、稻草灰多。 化學物質含量多少的比較: 亞硝酸根:香灰 > 稻草灰 > 木灰 硝酸根(氧化劑總量):香灰 > 稻草灰 ≧ 木灰 銨根: 稻草灰 > 香灰 > 木灰 鹼性:稻草灰最高

與豬謀皮~豬皮萃取明膠製成黏著劑之研究

豬皮富含膠原蛋白,經過正確的熬煮過程可以提煉出明膠運用在許多生活用品中,我們希望能將平常廢棄不用的豬皮完整利用,做出黏性超強的黏著劑。 本研究發現,豬皮去油脂後以5%的醋酸溶液浸泡24小時,再以100°C熬煮5小時,可以得到最高的豬皮明膠萃取率;而豬皮明膠黏性以80°C熬煮3小時後達到最高;乾燥豬皮明膠的復用,則是以80℃隔水加熱2小時可以得到較高的黏性。除了豬皮明膠作為黏著劑,我們更研發出將處理過程中的所有溶液及物質,一起製作成凝膠狀的「全豬皮膠」,其黏性遠超過市售黏著劑,黏性可以高達每平方公分80 公斤,不僅材料完全不浪費、容易保存且黏性品質穩定,更重要的是能夠節省乾燥所需電量,值得推薦!

酵母菌發電─單槽式微生物燃料電池的性質研究

微生物燃料電池的陽極是用酵母菌在混有石墨粉的低筋麵粉或糯米中培養,數天後,加水覆蓋,當底部成為缺氧狀態時就完成了。我們發現培養酵母菌的營養物質的重量、培養的時間或石墨粉的純度、質量、顆粒大小等,都會影響陽極氧化電位的高低。 用兩層玻璃紙包著石墨棒和98%的石墨粉做為陰極,不需通入空氣,就可以維持很高的還原電位。通入空氣之後,還原電位會增加。陰極泡水4天後,可以去除石墨粉中影響電壓的物質,提高還原電位。 以糯米製作出來的微生物電池最大電壓0.455V,添加適量的葡萄糖,電壓可達0.651V,如果加入鐵圈到微生物底泥中,電壓可達0.823V。 本研究獨創的單槽式微生物燃料電池,構造簡單,電壓穩定,一次可以操作多個,有利於多種變因的探討。