化學科

本實驗以氮化鈦為基材，利用「水熱－化學電池法」製備網狀光觸媒薄膜，相較於傳統水熱法需高溫高壓環境，此方法可在低溫常壓下製備薄膜。XRD結果顯示，試片表面的氧化鈦膜應是以非晶形的鈦氧化物為主，僅部分試片會生成稀少的TiO2銳鈦礦相及金紅石相。以FE-SEM分析試片表面結構，發現生成的氧化鈦膜為網狀結構，其膜厚隨反應濃度增大或反應時間加長而增大，但膜厚有其極限，若反應時間過長，原本生成的膜會被溶液腐蝕。經過檢測，我們的試片有極佳的光觸媒性質：在分解亞甲基藍染劑的實驗，照射紫外光一小時後，亞甲基藍分解率可達30％，與文獻中結晶良好的銳鈦礦相二氧化鈦效果相近；在紫外光照射下測量其水接觸角，在30分鐘內可達10°以下，具超親水性。

我們經常打開胼乾盒、海苔罐或藥品的瓶蓋時，都會發現堶悼t放著一包裝著一粒粒紅的藍的或白色的小顆粒。而且紙包上還印著“吸濕乾燥劑，請勿食用”等一些字。 由於我們的好奇，激起了一連串的問題，這種乾燥劑怎樣保持物質的乾燥？為什麼有的是紅色，有的是藍色，有的是白色呢？還有為何警惕我們請勿食用呢？……等許多問題不斷的在我們腦海中盤旋著，因此我們為了徹底了解它，便展開了下列的探討。

一般燃油並非為單一物質，而是由飽和烴、不飽和烴及芳香烴等組成，由於其組成之成份與比例不同而對油料之性質也將有所影響，我們試用較簡易的實驗方法來探討油料之奧祕。

有一次上美勞課時，老師做了一張色彩鮮明，圖案變化多端的紙張，原來是流沙箋。當時對「它產生了興趣，就向老師借了製作流沙箋的用具來做，原以為它的成份與廣告顏料及水彩相似，可是廣告顏料及水彩所製出的圖案卻沒有那麼美。因此我請教了老師，並和幾位同學，做了以下的實驗。

本研究以市售料理用薑黃粉分別製備水溶液及酒精溶液，測量薑黃素溶解度的差異。再以薑黃素酒精溶液分別與硫酸銅、硝酸鐵溶液充分反應後離心，利用Cu2+和鐵氰化鉀、Fe3+和硫氰化鉀的變色反應，以確認螯合後濾液是否仍有金屬離子或薑黃素殘留。接著，測量不同濃度薑黃素水溶液、硫酸銅溶液與硝酸鐵溶液的吸收光譜，並以不同濃度、不同pH值下的Cu2＋、Fe3＋水溶液與足量薑黃粉反應後測量其濾液的吸收光譜，分別建立其特徵吸收峰檢量線，並比較螯合前後的差異。結果發現，薑黃素在一般環境(不改變pH值)對Cu2+和Fe3+的螯合能力優於在酸性環境(pH＝2)下。未來可將本研究所建立的操作步驟應用於廢水中Cu2＋、Fe3＋檢測。

Luminol 化學放光反應受到不同因子的影響。放光物質(Luminol)、氧化劑(H2O2)、催化劑 ( K3Fe(CN)6、K4Fe(CN)6 )、混合濃度變化下放光趨勢不盡相同；溫度、添加不同濃度強鹼、不同種類之金屬離子、洋菜混合溶液各有程度不一之影響；將推廣至食品氧化劑殘留之檢驗。

在化學實驗六 〞 銅與硝酸銀溶液之變化 〞 中提到銅片與硝酸銀溶液發生反應，銅片表面會析出光亮針狀的銀晶體，但當同學們做這實驗，將銅片投入硝酸銀溶液中，銅片表面迅速生成一層黑色物質，繼續再生成灰色泥狀（或海棉狀）的物質，就是有針狀銀晶髒也不很明顯，又平常我們看到鍍銀之金屬片或銀片卻是銀白色，不成晶體狀，到底這些不同顏色、形狀的物質是什麼？都是銀嗎？怎樣才能得到光亮針狀的銀晶體？怎樣才能得到銀白色的鍍銀層？這些問題一直困擾著我們，翻閱各鍾課本也皆無交待，因此引起我們探討的興趣與研究動機。

本次的研究起因於生活中的小插曲－「果汁不小心滴在相片上，相片產生了變化」。而平時自然課老師不斷的提醒要隨時觀察身邊事物的變化，有興趣就好好的研究，因此我們決定找出到底是果汁中的何種成份使照片產生變化。在研究的過程中，我們從實驗中得到了答案，也發現了新的問題，經過不斷的討論與實驗，我們的主要發現如下：一、相片上繽紛的色彩是由紅、黃、藍三種原色所組成。二、相片上這三原色上色的次序先後是黃 紅 藍。三、水果多為弱酸性（pH=4），然因所含酵素種類不同，對相片所產生的影響也不一樣。四、檸檬酸使相片變色的情形是由相片最上層往下侵蝕一層，而水果酵素使相片變色的情形是將相片的三原色直接溶解了。五、將奇異果及鳳梨果汁經高溫加熱後，因酵素受到破壞，對相片產生的影響與檸檬酸對相片產生的變化相同是一樣的。所以我們認為使相片產生劇烈變化的主因是水果中的酵素，而水果中的微酸亦可對相片產生些微的侵蝕效果。但是，研究過程中水果酵素並不易取得，所以我們是以「蛋白質分解酵素」來實驗；如能取得不同水果酵素，相信可進一步加以研究探討。

作者在去年科展中，曾推出「化學小精靈」，由「化學小精靈」的研究中，作者遭遇到一些困難及問題，於是引發作者作進一步研究探討的動機。

目前大部分有機實驗使用的催化劑為貴重金屬，例如Pd, Pt, Ag等，成本高且使用後難以回收，因此，我們研究於將奈米銀粒子合成在濾紙上的技術，使用微量移液管直接將定量硝酸銀溶液滴於濾紙上，其後利用浸泡NaBH4還原奈米銀粒子，所合成的金屬奈米銀粒子的反應表面積較大，具有良好的催化性質。此外，利用合成奈米粒子於濾紙上，濾紙反應完僅需洗淨烘乾，附著於其上的奈米粒子即可再進行催化，達到可重複使用的效果，避免一般有機實驗催化劑無法重複使用的狀況，減少資源浪費。 我們藉由4-NP(4-硝基苯酚)→4-AP(4-氨基苯酚)有機反應，經化學動力學探討觸媒紙催化效果，製備較一般催化劑低成本、製作簡易、催化效果佳且可重複使用的觸媒紙。