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化學科

染敏奈米銀格柵-導電膜的研究

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。

「尿」不可「鹽」-探討有機添加物對水泥磚的影響

為了探討有機添加物對水泥磚硬度和水量改變的影響,首先,我們學習安全調配水泥漿比例,設計敲擊裝置測量水泥硬度,並進行集水實驗。硬度敲擊的測量和水量改變實驗分為二部分,一是添加不同尿素比例,二是添加氯化鈉對不同尿素比例水泥漿的影響。實驗結果:在添加不同濃度尿素比例(2%、4%、6%和8%)下,發現添加尿素6%, 水泥磚硬度較無添加的水泥磚硬度增加38.9%,效果最顯著。在同樣添加氯化鈉0.5%的條件下,以尿素4%水泥磚硬度增加76.6%,效果最顯著。在進行水量改變實驗方面,結果發現添加尿素濃4%、氯化鈉0.5%的水泥磚,平均每盒水泥磚水量改變達到17.0g,根據本實驗最佳結果推算,只需增加少少的成本,一年可以省下的水量,就約足夠供一萬人生活150天。

手機偵測螢光及吸收光譜探討橄欖油中葉綠素及類胡蘿蔔素熱降解的臨界行為

本研究以兩枚光柵(600條 / mm)、一0.5mW藍雷射光(450 nm)、兩台手機錄影偵測,搭配3D列印,利用自製螢光及吸收雙功能光譜儀,可迅速監控葉綠素的存在或分解,其中吸收光為排除雜訊,以光柵讀取450 nm的二次(second order)光,以Tracker軟體將光譜照片數位化。偵測一滴油30 μl的橄欖油的及時螢光光譜配合二次吸收光譜,分析2種品牌橄欖油中葉綠素遇熱分解過程,發現橄欖油中葉綠素遇熱呈現兩階段式分解。透射二次光隨溫度變化曲線,可用指數函數表示,揭示B牌橄欖油中葉綠素的熱分解係數僅為A牌的 (31.9/87.8) = 0.36倍,加熱到200℃保有21%葉綠素。橄欖油中的油提升葉綠素及類胡蘿蔔素的降解溫度。即時螢光光譜,顯示95℃時,A牌橄欖油中葉綠素含量是B牌的6倍。

「粽」望所歸,讚「碳」不已—以回收粽葉悶燒製作活性碳之研究

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。

欲寄相「虱」「鉛」里月-魚鱗吸附水中鉛離子探討

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。

金屬防鏽探究

「鏽」是金屬表面因氧化而產生的氧化物或是氫氧化物 是一種氧化反應的產物,金屬的氧化生鏽,在有氧及潮溼的環境中,最容易發生,如果有酸性物質存在,則會加速生鏽,影響金屬生鏽的原因包括金屬材質種類活性大小、氧氣供應、水氣濕度、溫度、金屬浸泡溶液酸鹼性、材質變形處理等因素有關。 本活動探討影響金屬生鏽的因素:金屬材質種類、氧氣、水分、溫度、溶液酸鹼性、金屬形狀、覆蓋物等,我們以簡易材料設計實驗探討金屬生鏽的因素,同時探討防鏽的方法 。

池塘的秘密—水體的有氧運動—水中溶氧量與奈米氣泡研究

本研究旨在探討埤塘水質的含氧量,其是否超出定溫下的飽和溶氧量,觀察各個不同的水域溶氧量的差別,可大致看出該水域的生態形式。藉由模擬埤塘水,來避免一般水質的其他物質影響測定,我們推測埤塘裡的藻類是以奈米氣泡的形式來釋放過多的氧氣,使其達到過飽和,因此我們以超音波震盪產生奈米氣泡,改變不同的作用時間。發現當溶氧量到一定的程度以上,再繼續通入氧氣並震動所溶入的氧氣含量不會再顯著上升,而是在一定的區間內上下停滯,即奈米氣泡溶液達到該溫度下,最大的奈米氣泡含量,模擬結果顯示,若埤塘並沒有流動,是可以產生奈米氣泡來增加其氧氣含量,與後來進行的實地測試相符。而水中生產者越多,水體較為靜止,可測出較高含氧量。

櫛次鱗「鉍」-探討影響鉍結晶的因素與抗磁性能力之關係

本實驗目的為探討不同製作條件下,對鉍結晶顏色的影響。 研究發現,鉍結晶的顏色會受到冷卻速率影響。冷卻速率的部分,正常環境下坩堝熔化的鉍結晶多是金色,不鏽鋼的多是藍紫色,放入水中會得到銀色結晶,冷卻時加熱溫度越高的鉍結晶,藍色部分越多。色光照射對鉍結晶的顏色沒有影響。只有加入陰離子表面活性劑時,成功的製作鉍結晶,顏色為金色。 冷卻時的溫度會導致表面的氧化層(三氧化二鉍)表現出不同的相,加熱溫度越高,藍紫色的γ-phase所佔的比例越高,金色α-phase比例越少。而金色部分抗磁性較強,藍色較弱,未來希望可以將鉍結晶抗磁性應用於水處理清除碳酸鈣沉澱物等物質,能對生活與環境有所幫助。

超臨界流體製備韭菜籽萃取物碳化微胞及其潛在應用

本研究利用二氧化碳超臨界流體萃取韭菜籽並進行分析,主成分為脂肪酸,以亞油酸比例最高而棕櫚酸次之。再利用綠色合成方法製備碳化韭菜籽萃取物,其有豐富的官能基、激發波長相關光致放光之特性相似碳點。此碳點於適當的條件下,在水中會自組裝形成分散性、穩定性均佳的碳化韭菜籽萃取物微胞(CLSEMs)。以ABTS進行抗氧化測試,證實微胞具有自由基清除與抗氧化效果;對Co2+有最佳的感測選擇性,最低偵測極限為1.7 μM,且成功首創將抗癌藥物順鉑修飾於碳點所形成的微胞上,鉑金屬載量最高可達4.7%。因 CLSEMs具有有機長碳鏈,有機會提高藥物穿過細胞膜之能力,以利順鉑與 DNA 鍵結,有發展成新型抗癌藥物之潛能。

捕碳成鈣 鈉麼厲害

為了回收二氧化碳,成為有價值的產物。本研究建立以化學吸收液捕捉二氧化碳,並生成碳酸鈣的流程。在吸收液吸收二氧化碳後的反應液中加入含鈣液,替換出碳酸鈣。以沉澱法、空氣柱法探討捕捉二氧化碳的化學吸收液特性,以變色法驗證吸收原理。以光阻法測量含鈣液的替換效果,並以吸收速率、吸收量、沉澱量、還原率,找出最佳吸收液。結果發現,以氫氧化鈉與二氧化碳產生酸鹼反應的方法固碳,再加入氫氧化鈣替換出碳酸鈣,並同時還原吸收液,循環利用,是二氧化碳捕捉再利用的好方法,不需要額外能量就能將二氧化碳轉換成碳酸鈣。最後研發捕碳成鈣循環裝置,包含二氧化碳吸收槽,替換沉澱槽、吸收液還原槽,展示了在生活中捕碳成鈣的應用潛力。