化學科

有關於染料敏化太陽能電池(DSSC)的優化。首先使用平整的刮刀器均勻地塗抹400um的石墨膠在DSSC的電極上可以提高導電性。而0.5M的I-/IO3-電解液可以獲得最佳的填充因子和高轉換率。染料方面混合梔子紫、梔子綠和梔子藍色素可以增加吸收可見光波段並提高吸收度。ITO導電玻璃的耐受溫度約為300℃左右，超過此溫度電阻逐漸增加。負極之奈米粒子所製備之TiO2薄膜的最佳厚度為5-10um，且30nm的粒徑比25nm和常規粒徑表現較好。使用Ti(Cl)4乙醇溶液進行電解沉積時，最佳的電解沉積電位在-1.025~-1.1V區間內且其DSSC的轉換率可達0.5％。加入奈米銀到DSSC的染料中可以有效提高吸收度，比例為奈米銀：混合染料=1:30時可以有效提高DSSC的效能。

去年學姊用天然染料吸收3w鋁基板光照硝酸銀凝膠，使染料的電子躍遷至銀離子膠體上而還原出奈米銀變色膜。今年我們企圖將分散點狀的奈米銀成網狀格柵導電膜，為綠能的研發盡一點心力。 我們成功的改裝偵測光照面積受光的均勻度、縮小抽氣乾燥暗箱層架及空間、整合光照偵測系統至第三代，終於創新研發出可同步以Arduino C語言程式取代三用電錶偵測照光時導電膜的電阻變化與光敏電阻串接的1KΩ電阻電壓分壓變化。 由投影片、天然染液、硝酸銀溶液、白膠、棉紗網格至交錯纏繞難導電的金屬網等材料，成功的研發出由數MΩ降低百萬倍至10Ω左右電阻規格的奈米銀格柵導電膜，非常便宜又精細的製程，讓人人都能製備出導電膜成為可能。

海水淡化是未來重要課題。本研究選擇易取得的生物炭源來製成生物炭，實驗發現鳳梨皮所製成的炭作為電容電極吸附水中氯化鈉具有發展潛力。 透過簡易比較吸附染料能力、吸附級數圖形等來選擇及決定生物炭的合成條件，實驗製作炭電極並以自製淡化裝置來吸附海水中的食鹽，同時以偵測氯離子變化的方式來定量單位時間每克炭電極的氯化鈉吸附量。實驗利用簡易電表探討了鹽水濃度與施加電壓對吸附過程時所造成的電解影響，另一方面，致力於優化文獻中偵測水中氯離子濃度的方法學並應用於本研究中。 實驗發現：未處理之鳳梨炭、酸洗處理合成之雞骨、龍蝦及椰子炭吸附氯化鈉具有良好的潛力，在適當的通電條件下，每克生物炭材之炭電容可吸附0.1~0.4克的氯化鈉。

本次實驗我們探究不同濃度之硝酸與銅片反應生成20ml氣體的反應速率及生成的20ml氣體中NO2的佔比。 實驗中，我們使銅與硝酸溶液在20ml的注射筒中反應並用其收集20ml氣體，同時硝酸會被生成氣體排出注射筒，當注射筒中充滿生成氣體時就紀錄反應所需時間，隨後用排水集氣法收集一氧化氮氣體。

化療為癌症主要的治療方式，對正常細胞常造成副作用。為了讓化療藥對癌細胞具選擇性，利用希夫反應的原理，將核酸的醛基和二硫化物的一級胺形成共價鍵結，來設計本實驗。先用鹽酸讓核酸露出醛基，再和二硫化物的一級胺進行交聯。因為癌症細胞內的穀胱甘肽量高於正常細胞，可催化二硫化物的雙硫鍵，使其斷鍵，而釋放出裡面包覆的化療藥。搭配乳化反應，藥物載體在電子顯微鏡下為球型，粒徑是 55.89~115.7奈米，界面電位呈現負電。隨著 pH 值 3 往 10 變化，粒徑有變小和電位變更負的趨勢。載體在與兩種正常細胞共同培養後，呈現高存活率，顯示對生物體無毒。在模擬癌症的微酸環境中，二硫化物載體，相較於對照組，可釋放較多的化療藥。

本研究分為兩大部分進行電鍍銅的變因研究。第一部分的操縱變因為改變電鍍銅的基本實驗條件，發現電極距離越近、電壓越大、電鍍時間加長會使鍍上的銅越多但是容易產生黑色氧化銅，而改變電解液硫酸銅的濃度發現10%的硫酸銅可鍍上的銅最多，濃度降低或增加並不會增加鍍上的銅。第二部分主要是研究添加劑對電鍍銅的影響，除了將鍍上的銅秤重外，另外自行研發以簡單的『膠帶撕黏法』想要了解鍍銅的附著力。實驗發現添加氯化鈉與鹽酸會使鍍銅的附著力提升，較不易從被鍍物上脫落，添加氫氧化鈉會使電解液產生氫氧化銅的沉澱而阻礙電鍍銅的進行，添加低濃度硫酸則會鍍上較具有光澤品質較佳的銅。

本研究探討溶液顏色與色彩參數RGB 值關係，在測量裝置開發上:光源上採用平板螢幕發光，讓試管色彩數值均勻，也可調整入射光強度與種類。在容器上，以方試管改善圓試管的不均勻吸收。以五層(長)試管，驗證多層數、高濃度，對應RGB 值會規律下降。所設計的裝置與手機 colormeterapp方法，可即時、簡單地測量方框內色彩參數平均值。以上設計已成功提供有色化學反應研究。 以此新設計，研究6 種指示劑酸鹼變色，將指示劑分類，並找出分子結構與 RGB 值關係。也成功應用在化學反應速率測量上。這發展出的方法裝 置，能應用在生活上，藉由將色彩變化定量，來解決許多問題。

翠綠的皇宮菜葉所含葉綠素可以拿來發電，這引起我們興趣。本研究自行栽種皇宮菜，以它為自製綠電池的材料，且降低葉片選取上所形成誤差。首先，以伏打電池形式，嘗試找出有最佳發電效果的葉綠素萃取液，萃取方式上將葉子撕成1/2，乾燥後浸泡50％酒精，在暗箱中萃取出葉綠素；葉子則選擇光照足、成熟、綠色、無蟲害的來進行萃取；將葉綠素萃取液配製成75％，靜置後可以提升發電效益。研究最後發展自製出皇宮葉綠素電池和皇宮葉綠素果膠電池，各電池形式都可以讓LED燈發亮。自製葉綠素果膠具有成膜性、吸附性、溶解性和降光解等特性，讓葉綠素果膠膜比較好攜帶，延長葉綠素保存時間，避免被光解破壞，加水就能發電，增加電池應用性，和提高發電效益。

本研究結合奈米技術及生物醫學，創新以牛血清蛋白為載體，以一步法合成全新CuxFe3-xO4@BSA-IR780(CFO@BSA-IR780)多功奈米複合材料。材料鑑定由TEM、UV-Vis等儀器進行組成及性質分析。 材料中BSA賦予其優異水溶性；鐵離子有益在腫瘤觸發內源性H2O2產生活性極高的氫氧自由基，進行化學動力治療(CDT)。且光敏劑（IR780）讓材料呈紅色螢光，在近紅外光照射兼具光熱(PTT)與光動力治療(PDT)特性。 然而腫瘤內源性穀胱甘肽(GSH)過量會消除自由基，限制CDT/PDT效果。因此材料摻雜銅離子，藉氧化數變化增強療效。 後續更將CFO@BSA-IR780實際運用於细胞測試、螢光顯影與MRI檢測，確認低毒性、治療效果佳，並率先結合兩種診斷。成功發展具CDT、PDT、PTT及腫瘤顯影之多功奈米複合材料，以多種方式提升效率並降低傷害，提供醫學新興之藥物材料。

天然中草藥是東方人崇尚的健康養髮方式，於是我們萌發了自製漢方洗髮精的念頭。我們先以市售洗髮產品訂定檢測洗髮精的標準，再以胺基酸起泡劑做為基底混合椰子油或弱酸性起泡劑測試不同比例洗髮精基底的清潔效果；結果顯示出：添加椰子油起泡劑比例越高時，去油力與去汙力都會增加，但沖洗的時間也越長，需耗費更多的清水才能洗乾淨。添加弱酸性起泡劑可增加起泡力，而去油及去汙力，則在添加比例至5%時，清潔的效果最佳。我們於是決定用胺基酸起泡劑25%搭配弱酸性起泡劑5%的比例，做出洗髮液基底，並用皂莢、何首烏、當歸及乾薑熬煮出來的萃取液取代原本的水，再利用食鹽來增加洗髮液的稠度，調和精油來滋潤髮絲，便製成了天然漢方賦活洗髮液。