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化學科

怎麼突然「逆」過來了—研究正逆微胞之型態

本研究目的為尋找容易形成逆微胞並觀察的方法,以作為教材。我們先以十二烷基硫酸鈉(SDS)或碳鏈較短的一元醇加入沙拉油形成的兩相微胞在顯微鏡下觀察,但因形成的微胞太小,透過顯微鏡無法觀察,故我們在油水混合溶液中分別加入SDS水溶液、正丁醇、異丁醇進行觀察。發現SDS僅形成微胞;在油/水比值為2以上時,加入正丁醇可形成逆微胞;在油/水比值大於1.25時,加入異丁醇可形成逆微胞。我們另使用易溶於水的乙醇作為界面活性劑,但改變添加順序,發現在乙醇油溶液中加入水可以乳化,且在油/水比值為1.25以上時,會形成逆微胞。而以易溶於油的正己醇作為界面活性劑時,發現在正己醇水溶液中加入油可以乳化,且在油/水比值為1.25以上時,會形成逆微胞。

奈米銀螢光增強機構之氣體感測

本研究的主要目標是利用奈米金屬團簇的特殊性質,以及與螢光分子的交互作用,來製作小巧的氣體感測裝置,以解決大型儀器太難攜帶的問題。研究內容分為三個部分,首先為「有機相螢光複合材料之合成」,我們藉一系列實驗探討最佳的合成方法與材料配製,以最佳化其感測性能;其次為「微小化自組感測裝置之製作」,我們設計製作並改良感測裝置以及輔助感測的電路,並用3D列印技術印製標準化感測器;最後一個部分為「氣體感測數據分析」,以自組感測裝置進行九種有機氣體的感測。我們通入有機氣體使螢光訊號增強,重複數次,以要求感測的再現性,並改變感測濃度,以建立各種有機氣體的感測檢量線。最後,我們分析數據,以深入了解此種材料的感測性質。

殼中生機──廢棄殼粉晶球戰勝重金屬廢液

利用身邊廢棄殼粉,包括蛋殼、花生殼及蝦殼,進行鐵、銅、鋅、鎳四種重金屬離子的吸附,藉由自製吸光度計、黃血鹽滴定重金屬離子形成錯合物,探討殼粉吸附重金屬離子的效果。結果發現,三種殼粉對重金屬溶液吸附能力為蝦殼粉>蛋殼粉>花生殼粉。蝦殼粉小晶球對硝酸銅的吸附率為220.0 mg⁄g蝦殼粉;蛋殼粉對硝酸鐵的吸附率為200.6 mg⁄g蛋殼粉;而花生殼粉對硝酸鋅的吸附率為112.5mg⁄g花生殼粉。不同殼粉對離子的吸附效果不同,蝦殼粉吸附能力為 Cu>Ni>Fe>Zn。包覆殼粉的海藻酸鈉小晶球吸附重金屬優於大晶球及純殼粉。包覆0.2 g蝦殼粉的小晶球,對硝酸銅的吸附較純殼粉提升約30.1%。第1型(純蝦殼粉)及第4型(蛋殼粉:蝦殼粉=3:1)海藻酸鈉小晶球對銅離子吸附效果最佳。

硬幣會來電〜揭開「硬幣電池」研究隱藏的秘密

網路搜尋到「一元電池」,因好奇而進行研究;歷屆科展作品皆採用一元硬幣來研究,但五十元硬幣才是最佳器材最後除點亮LED燈、啟動電子鐘,更突破性點亮鎢絲燈泡,但仍無法使手機充電 。 「一元電池」使手機充電影片,經驗證是偽造,但由影片找到實驗元件:硬幣、鋁箔紙、鹽水及硬幣連接方式;使用三用電表測量電流及電壓,需等數值穩定,才能獲得較客觀的結果。 酸酸鹹鹹冰梅肉充當電解液也算創舉;硬幣電池串聯,電流強度未增加太多,但電壓卻呈倍數成長;硬幣電池並聯,電流強度有增加趨勢,但電壓並無明顯差異;NaOH雖是最好的電解液,必須 等未來實驗技巧成熟後,再進行後續研究。 實驗後,應將硬幣恢復原貌,落實實驗倫理,希望往後研究能注意落實。

以修飾奈米金屬之氧化銅電極催化亞硝酸鹽之定量檢測

本研究利用奈米CuBr作為前驅物置換上修飾金屬,且以電氧化法使其成為摻雜奈米金屬之氧化銅電極,用於檢測亞硝酸鹽的氧化。研究發現:自製的奈米鈷金屬氧化銅電極(Co-CuBr/CuO NPs/GCE),採循環伏安法檢測亞硝酸鹽可產生明顯氧化峰,催化且降低其氧化過電位約0.2 V,電流亦顯著提升。此電極偵測NO2―(aq)濃度範圍為50 ~ 25000 μM,靈敏度達1.94×104 μA / mg·mM。此外,在有干擾物存在時,Co-CuBr/CuO NPs/GCE偵測NO2―的選擇性極佳,應用於人工尿液的偵測極限可達10-6 M,且計時電流法濃度極限達74 μM,靈敏度極佳(2.23×104 μA / mg·mM)。本研究採用CV與CA方法確認自製修飾電極的偵測靈敏度相當且再現性佳,可有效檢測並催化亞硝酸鹽氧化,並可應用於尿液篩檢,達到簡潔永續效能。

「能量行不行」-以自製簡易光度計測定飲料中還原糖含量

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。

指紋中的性別密碼-寧海德林法最佳化與性別辨識之探討

本實驗有兩個主軸,一為探討寧海德林試劑條件的最佳化,另一則為探討以寧海德林法在指紋中分辨男性、女性指紋的可能性。從如何採取人體指紋開始,我們針對每個環節進行篩選,發現在流汗的狀態下指紋中有相對濃度較高的胺基酸。我們由警政署的寧海德林法配方做改良,亦加入了一些變因探討,最終將其應用於不同性別指紋的判別。另外,我們也嘗試模擬在不同材質表面留下的指紋,以求實驗的廣用性;亦在寧海德寧試劑中添加不同離子,期望可以透過顯色的改變以強化男性、女性指紋顯色的差異並以肉眼辨別之。雖然在不同材質的表面之應用與添加不同離子的試驗中結果不如預期,但本實驗仍提供一個簡易、辨識度佳的寧海德林檢測法,可以從指紋的顯色情形輔以影像處理來分辨男性、女性的指紋,亦可由此推測男性的指紋中含有的氨基酸濃度相對較女性高。

「豆」志高昂的「漿」來-探討毛豆漿的營養成分

由學校講座知道原來毛豆是黃豆的小時候,是同種植株。本研究目的是探討毛豆漿的營養成分。為了瞭解大豆生長過程,先進行實地踏查,再以自製不同品種的毛豆漿、黃豆漿與催芽豆漿進行實驗,本研究透過自製透光儀發現,毛豆漿的蛋白質含量與黃豆漿、催芽豆漿差異不大;利用本氏液檢測發現,與黃豆漿、催芽豆漿相比,毛豆漿中的葡萄糖含量略高,在總生菌數測試片上菌數較少;利用碘液檢測顯示,毛豆漿具有直鏈澱粉,易被人體消化與吸收,可以製作成毛豆粿製品。因此期許未來可以利用毛豆具有直鏈澱粉的特性,研發不同的毛豆製品,讓富含蛋白質與直鏈澱粉且營養豐富的毛豆,可以推廣給大家,擁有更多的應用價值。

「油」「氧」運Don't─食用油氧化狀態監測

食用與烹調的動物性及植物性油脂的主要成分為三酸甘油酯,其中不飽和脂肪酸碳鏈上的雙鍵π鍵在加熱過程中,很容易與空氣中自由基態的氧氣分子進行反應,造成雙鍵旁邊碳上的種類G和種類E的氫原子脫落,在脂肪酸碳鏈上生成自由基,進一步氧化之後,造成油品的破壞。為了瞭解油脂在烹調過程中的氧化程度,我們設計了加熱食用油的實驗,並利用核磁共振儀來檢測油品的氫譜光譜。我們發現,只是在300℃的溫度下加熱3分鐘的高溫快炒或是200℃油炸3個小時,食用油已產生很嚴重的氧化現象,長期食用這種過度氧化的油炸食物與高溫快炒的食物會危害身體健康,因此透過本研究透過科學實驗及證據提出烹調過程中油品應控溫,以減少對於食物的破壞。

塑膠發電–PLA水解之燃料電池研究

本實驗主要利用PLA水解形成小分子乳酸,作為燃料電池之燃料,找出PLA塑膠水解可行方式,並使其再循環產生能量,減少塑膠產品對環境之汙染。為尋找PLA分解之最佳方法,以溫度和溶液種類為變因,發現PLA水解率隨溫度增加而上升。其中以氫氧化鈉溶液前處理再置入乙醇中水解有最佳效果。後續改採熱熔方式直接將PLA與氫氧化鈉混合加熱,可將PLA完全水解,以上述PLA水解溶液作為燃料電池之燃料。自製燃料電池分別以氧氣與PLA水解液為正、負極,鍍鉑鎳鉻絲為電極,0.7M氫氧化鈉溶液為電解液,同時以氧氣供應裝置優化,電壓可達0.85V。PLA雖為可分解性塑膠,現今仍無良好之處理方式,此自製乳酸燃料電池可提供PLA塑膠分解與利用之新思維。