化學科

現今的水資源充滿各式汙染物，不僅威脅地球環境更對人類造成巨大的危機。本研究探討多種材料吸附染料及重金屬離子的效果差異。 首先將時間和材料質量固定，觀察、比較六種材料(含自行合成的四種材料和現成的ZIF-90, A520) 吸附染料的功效，實驗後得出Zn-MOF-74之能力明顯優於其餘材料。延續使用Zn-MOF-74為反應材料，可明確得知其吸附染料效率隨時間變化有下降的趨勢。我們想比較相同材料吸附染料及重金屬離子的效果差異，故我們使用Zn-MOF-74吸附鉛離子，間隔固定時間取出並秤量PbSO4沉澱之重量，即可推出Pb2+在水中含量的變化。由實驗結果可發現Pb2+含量亦有顯著的減少。由以上實驗可知Zn-MOF-74在吸附染料和重金屬皆有不錯的成果。期許在未來能夠實際應用並解決日益嚴重的水汙染議題。

生物課中學到，能利用本氏液去測溶液中是否含有葡萄糖，促使我們想進一步測量溶液中葡萄糖、果糖的含量，於是我們利用葡萄糖、果糖結構中的醛基具有還原性，在鹼性條件、100℃的熱水浴中加熱10分鐘，能將黃色雙硝基水楊酸還原，產生紅棕色的3-氨基-5硝基水楊酸，並利用自製的簡易光度計去定量溶液中的葡萄糖、果糖，其光源是採用540nm的綠光進行量測，並製作葡萄糖、果糖的檢量線，葡萄糖和果糖的檢量線線性指標分別R2=0.9918、R2=0.9925，顯示具有良好的線性關係，此外，本研究中各個變因最佳化的過程中，葡萄糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間，果糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間，實驗結果具不錯的再現性，為一個便宜、快速、準確、可靠定量方式。

想藉科展來自製方便準確的濃度咖啡機。 市售即溶咖啡粉經本研究顯示：（1）咖啡濃度越高測紙殘留色越深。濃度>6.542％達飽和。（2）咖啡溶水呈弱酸，pH與咖啡濃度呈負相關。廠建議濃度1.32%其pH為4.94。pH<4.57時不易判別濃度為不全面的濃度測法。（3）電導度與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其電導度為110mho/cm。電導度在中高水溫時不穩定且無法判斷飽和為不優濃度測法。（4）TDS與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其TDS為600 PPM為可行濃度測法。（5）光敏電阻反應電壓與咖啡濃度呈負相關。建議濃度1.32%其反應電壓為0.32V為可行濃度測法。（6）TDS與水溫呈正相關、光敏電阻反應電壓與水溫呈負相關。（7）運用光敏電阻反應電壓來自製咖啡濃度控制器是可行，準確率約為82~97％。

鈣及攜鈣蛋白調節酶(CaMKII)存在於大部分細胞中，研究顯示其在多種癌細胞中過度表現。苯基磺醯胺衍生物為市售CaMKII抑制劑(KN-93)的常見結構，因此本研究參考文獻[1] 中抑制效果最佳的化合物1，並擴展臨床尚未解決問題，優化此類衍生物以製成抗癌藥物，以苯基磺醯胺為主架構，設計改良出多種候選分子。初步利用分子模擬分析軟體(Discovery Studio)模擬蛋白質與藥物分子結合，選定結合能最大且結合方位正確的結構。利用含一鍋化反應的步驟高效率三步合成化合物34，經核磁共振與高解析質譜儀驗證得出高純度產物。最後經生物毒性實驗發現化合物34對乳癌細胞毒性高且對於正常和乳癌細胞的選擇性都較市售抑制劑KN-93佳，符合理論計算的預期，未來極具潛力作為抗乳癌的標靶藥物。

我們將回收粽葉以鋁箔紙包覆後，壓平去除空氣隔絕氧氣，再放入裝滿沙子的鍋中，用沙子覆蓋以卡式爐加熱悶燒，碳化後磨製成粉，以紗布噴上完稿噴膠並均勻撒上粽葉活性碳粉，與市售材料進行比較，發現自製活性碳相對於市售產品具有以下優點： 1. 較透氣，不會讓戴口罩者感到不舒服，還能阻隔灰塵吸入身體。 2. 不易吸汗，故透性能持續保持良好，長時間配戴也很舒適。 3. 粽葉活性碳紗布的耐摺程度最好，不會因彎折而導致原功能減少。 4. 粽葉活性碳紗布在正常環境下不易分解，能長期保存維持相關功用。 粽葉活性碳因為是天然竹葉乾燥，棉質紗布也是天然材質，製成口罩使用後，無論掩埋在土壤裡或者以焚燒方式處理，不會產生有毒氣體而造成空氣汙染。

本研究利用蠟燭燃燒產生的碳焦，混加蘆薈及自製史萊姆開發為綠色產品~薈碳拉膜。研究中為取得碳焦，探討不同火源、吸附材質及離火焰高度對碳焦產生的影響，發現距離蠟燭火焰高度1公分處，以不鏽鋼杯底收集，可取得最多碳焦量。並以自組各種工具測試薈碳拉膜的延展性、隔熱及耐酸雨濕沉降等功能及運用電腦課所學編寫程式-程小奔進行RGB透光測試遮光效能。研究試驗出蘆薈碳焦拉膜的最佳組成比例為蘆薈：碳焦：自製史萊姆(20：0.6：10)。經與市面隔熱紙比較，蘆薈碳焦拉膜具有較佳展延性，防護酸雨濕沉降功能、遮光及隔熱能力佳，有取代化學隔熱紙的可能性，符合綠色化學節能、低毒、簡潔、可解原則，是值得推廣的綠色優質產品。

本研究首創「新型真雙層膜水膠囊」製法：「先製膜再裝水」改良舊式「冰式水膠囊」的限制和缺點，並發現最佳製作濃度為3.0%海藻酸鈉與1.0%氯化鈣溶液組合。此組合製成的水膠囊耐重力為1830gw，是冰式水膠囊的 4 倍之多，耐拉力755.8gw、耐摔力188cm，都遠優於舊式水膠囊，TDS 總溶解固體量19.6mg/L，符合飲用水標準，且其抗穿刺力測試明顯優於市售手搖杯的封膜。至於耐冷熱測試，可耐冷至-18oC、耐熱至100 oC，非常適合冷熱飲之應用。尤其是國內首創之「創意形體膠囊」–三角體膠囊及方形體膠囊的開發，成功包裹各種飲料、佐料與防疫用品。我們的新型水膠囊，無論在雙層膜的創意設計、性質、形體及應用各方面，都提供食品「囊囊上口」、生活環保減塑新契機。

本研究是將農業廢棄物—甘蔗渣作為原料製備活性碳，經由本團隊研究發現，以500℃碳化、950℃活化，C：KOH =1：2所合成之活性碳達到1335m²/g的比表面積。接著將合成出的活性碳進行染料吸附實驗，得出吸附甲基橙與亞甲基藍，熱力學皆較符合Langmuir 的單層等溫吸附模式；動力學皆較符合pseudo-second-order，因此推論化學吸附為主要吸附模式，且不論是吸附帶負電的甲基橙亦或是帶正電的亞甲基藍，皆有好的吸附表現。吸附量可達500mg/g及476.2mg/g，相對於活化前25.7mg/g及21.1mg/g提升近20倍。也可發現亞甲基藍的吸附量略高於甲基橙，因此推論本實驗所製備的活性碳表面帶有較多負電荷。最後，再將吸附飽和後的活性碳進行再生，考量經濟效益及便捷性，以酒精脫附會是較好的選擇，可達約50%的再生效率。

理化課時，常聽聞老師講述世界各地發生的重金屬污染事件，其中鉛離子所造成的污染及危害尤其嚴重。查詢鉛離子污染相關文獻以及移除鉛離子的方法後，發現膠原蛋白的螯合作用能去除許多有害重金屬離子。而膠原蛋白的來源之一就是從魚鱗提煉。 本次實驗主要在探討不同條件下，利用魚鱗及膠原蛋白與硝酸鉛水溶液中的鉛離子螯合的效果，並以碘化鉀做為指示劑，檢驗鉛離子的殘餘量。實驗結果顯示，魚鱗及膠原蛋白確實具有極佳的螯合鉛離子效果；而魚鱗中除了膠原蛋白，另一種化學物質羥基磷灰石會以置換反應，達到移除水中鉛離子的功效。在數據顯示上，可以明顯看出，虱目魚鱗吸附鉛離子確實具前景及研究價值。

許多文獻中提到，交聯作用後的海藻酸鈉薄膜具有吸附重金屬的效果，本研究探討海藻酸鈉薄膜在不同時間、不同溫度、不同磁場下對鎳、鐵、銅離子的吸附效能。研究結果發現，海藻酸鈉對不同金屬離子之吸附效果整體而言為鐵>鎳>銅；溫度上升使海藻酸鈉對鎳、鐵、銅離子的吸附率更快達成平衡，且使達動態平衡後的吸附率震盪幅度更大，此外，鎳、鐵、銅離子在45℃的環境中的吸附效果最佳；磁場強度亦會影響海藻酸鈉對鎳、鐵離子之吸附效果，銅離子則無明顯差異。