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化學科

「優」然而「生」--探討隨手可得的優酪乳與碳的發電情形

本研究以鋅和備長炭當電極並以優酪乳當電解液作為研究對象探討其發電原理。從發酵實驗中得知優酪乳的發電情形與pH值無關而是受到微生物的生長量影響,在破壞微生物的電子傳遞鏈後電壓電流下降,且能透過餵與乳酸菌牛奶後能提升其電壓電流,由簡易方式能證明優酪乳內有放電菌參與發電反應,且其產生的電流是柏克萊團隊研究的兩倍。在增加氧氣的實驗中得知氧氣能緩和電壓電流的下降趨勢,且我們證明優酪乳在放電16小時後含有0.5mg/l(ppm)鋅離子,代表鋅會放出電子。本研究成功證明優酪乳發電同時保有空氣電池及微生物電池的特性。

植酸的氧化還原之探討

本研究以植酸為研究標的,探討植酸的氧化還原反應.實驗利用過錳酸鉀作為氧化劑加入硫酸和植酸,使過錳酸鉀由暗紫色轉為無色。無色過錳酸鉀顯示植酸能在硫酸作用下發生氧化還原反應。這次實驗可分成三個部分,第一部份檢測植酸和過錳酸鉀發生氧化還原的反應條件;第二部分利用分光光度計測量反應中過錳酸鉀的吸光度,以其數值判斷反應時間,再以分光光度計測量固定時間內過錳酸鉀的變化量(透明度),藉此進一步探討植酸與過錳酸鉀和硫酸在不同情況下的反應情形;第三部分深入探討過錳酸鉀與植酸反應的中間產物與可能生成物為何。

翻牆逃逸的酒滴-馬拉哥尼效應在直筒玻璃牆上的翻牆現象

本研究主要探討垂直的馬拉哥尼效應(Marangoni effect),應用於酒精溶液的翻牆逃逸現象。酒精裝入玻璃杯中,因杯內酒精溶液會沿著玻璃杯爬升產生「腳」,且杯壁上的酒精有著較大的蒸發量使表面張力變大,進而產生表面張力差,杯內表面張力較小的酒精會持續藉由「腳」往表面張力較大的杯壁酒精累積與上升,如同脫離地心引力般的向玻璃杯壁上移動。當杯中酒精溶液的液面較接近杯口時,液滴將逐間累積至杯口處,持續在杯口處藉由「腳」拉引並與杯口上的液滴相互結合,逐漸向杯口外圍累積,最後成功翻牆逃逸。後續實驗嘗試使用市售食用酒品、丙二醇和丙酮等各種不同溶液探討翻牆逃逸情形。在延伸研究中,從廣口瓶的瓶頸發現「腳」蒸散與拉聚會產生脹縮的呼吸現象。

綠金奇緣-海藻酸鈉的化腐為金應用

本研究觀察海藻酸鈣膜的生成,發展以平面雙面交聯成膜方式,增強膜的韌性及滲透性,擴大海藻酸鈣膜應用性,開發為農業營養抑草膜。為讓海藻酸鈣膜有遮光抑草功能,混加茶渣茶單寧加鐵所生成的黑色素,或將咖啡渣混加入膜中,製成黑色海藻酸鈣膜,來取代普用的黑塑膠膜抑草蓆。除海藻酸鈣膜生成條件外,試驗雙面交聯成膜及雙(多)層膜的製作方式,及其滲透性。結果顯示,以茶單寧黑色素及咖啡渣製成的海藻酸鈣膜都可有效遮光、韌性佳、不易破損,具保濕性。期許後續將甘油加於海藻酸中,再加鈣交聯所生的成膜,具較高的滲透性,可添加肥料及營養劑於膜中,經緩釋放提供植物生長所需,既可抑草又可補充養分讓其生長,營造環境友善耕作的新模式。

關鍵的0.5℃

我們想從提升實驗室中長晶的效率,來製造漂亮的寶石。因此先從硫酸銅的長晶開始,將晶種移到用Arduino電路板裝設的半自動長晶儀器中,用程式去控制攪拌速度及溫度。經過多次的測試,了解長晶的各種參數,最後總結出最佳的長晶策略是:把長晶的溶液攪拌速度調低,加上每1.5小時的人工上下攪拌,從準安定區的高溫邊界57.5 ℃,每1~2小時以0.5℃階梯式的降溫方式、降到比不安定的邊界高0.5 ℃,以不斷創造最高的過飽和濃度。經過6小時,每小時長晶量越來越多,所以長晶的最後階段、每次降溫0.5℃是很關鍵的!接著我們將結晶系統改成氣泡式全自動的方式,使濃度可以自動上下左右混合均勻,因而提高了長晶量,使探索各種晶體的成長機制更有效率!

居家安"醛"

自製光度計作為溶液濃度大小檢量的工具效果媲美分光光度計。手機色彩APP以色碼值換算出歐式距離,找出其與濃度的關係,可作為簡易判斷濃度範圍的工具。 找出室內空汙游離甲醛的源頭,建議祭祀減香,非水性指甲油減少使用,水性乳膠漆使用較油性漆好。 將蝦殼再製成幾丁聚醣,將菜葉果皮製成環保酵素,兩者皆證實可捕捉游離甲醛,一次達成廢棄物回收再利用和捕捉甲醛二大目的。 小蘇打、幾丁聚醣、茶渣及蘋果酵素等可消除溶液中甲醛。 幾丁聚醣、蘋果酵素、蔬菜酵素、橘子酵素分別與乳膠漆混合,塗抺在牆面上,可捕捉游離甲醛;或將上述物質與輕質土混合可捕捉游離甲醛兼當裝飾品。幾丁聚醣凝膠製成濾網搭配自製空氣濾清箱可有效使室內游離甲醛濃度降低。

綠茶煉金術:以綠色科技打造奈米金與奈米銀

奈米科技已廣泛應用於醫療、能源和感測技術,而奈米金屬粒子更因其獨特性質備受關注。本研究探索了一種環保、無毒的方法來合成奈米銀與奈米金,減少傳統化學還原劑對環境的影響。我們首先嘗試用檸檬酸鈉來還原銀離子,合成不同尺寸的奈米銀粒子,並進一步使用綠茶萃取液取代化學還原劑,以開發更天然的合成方式。為了測試奈米銀的抗菌效果,我們將其應用於大腸桿菌與黴菌,發現奈米銀能有效抑制大腸桿菌的生長,但對黴菌的效果較弱。最後,我們利用綠茶萃取液合成奈米金,證明這種綠色方法能應用於不同金屬奈米粒子的製備。這項研究顯示,我們可以以更環保的方式合成奈米金屬粒子,未來或可應用於醫療、感測技術及其他高科技領域。

決勝「膠」點-三秒膠安全措施及特殊應用之研究

本研究對三秒膠的最佳使用環境、防護措施及特殊用途進行了一系列的研究,發現三秒膠使用環境是在低溫且正常濕度下使用為最佳,若想要使黏著性更堅固,可在黏著時添加石灰粉以及香灰。而使用三秒膠時,事先塗抹凡士林或配戴PE材質手套都可有效保護手部避免沾黏,如果真的不小心沾到,則可浸泡於酸性水溶液或去光水幫助分離,且要避免使用棉質手套,因為其含有植物纖維,與三秒膠易發生化學作用產生高溫,造成燙傷。特殊用途有:滴在保麗龍上可防止液體流出、藉由三秒膠接觸植物纖維所產生的煙霧可檢測是否有殘餘的胺基酸、將三秒膠滴到植物纖維上,高溫可達將近200°C可以用來加熱食物、三秒膠加上香灰或保麗龍能修補破裂的瓷磚與非平面性的裂縫。

親「蘇」有別-電導度與界面活性劑之研究

用電導度判斷加入不同物質對清潔劑的影響,可瞭解到清潔劑濃度高低和電導度有著高度正相關,本實驗以推論電導度與實際電導度進行比較,發現清潔劑的清潔能力與電導度變化有關,電導度變大其清潔能力也會較高。清潔劑中加入氯化鈣和氯化鉀後電導度變化皆為降低,比較同族水中的陽離子,電荷數大或離子半徑較大時,其產生白色混濁的現象較為明顯,電導度變化也明顯下降,因此推論在含有高濃度鈣離子的硬水中或是含有鉀離子時,清潔劑的清潔能力會被降低,普通低濃度的硬水則影響不大。而清潔劑的濃度在20%以下加入小蘇打,則是能有效提高電導度使清潔力提升。

高壓「碳」究、「碳」為觀止─以牡蠣殼加壓溶解進行化學固碳之可行性研究

本研究旨在探討廢棄牡蠣殼(主成分CaCO3)在模擬加壓環境下與二氧化碳及水反應,進行化學固碳(CaCO3+H2O+CO2⇌Ca(HCO3)2)的可行性,並連結深海高壓環境有助於穩定碳酸氫鈣的概念。研究小組設計實驗裝置(包含固碳反應艙、二氧化碳集氣筒、未反應二氧化碳收集筒)模擬壓力,探討反應時間、牡蠣殼粉用量、初始壓力、水溶液種類、混合方式及溫度等變因,並以二氧化碳氣體體積減少量作為觀察指標。 研究結果顯示,牡蠣殼粉確實能與CO2進行化學反應,反應量顯著高於單純的CO2物理溶解。進一步實驗發現,提高壓力、降低溫度、加強混合(每5分鐘攪拌)及延長反應時間均能提升CO2總反應量。然而,在本實驗條件與時間範圍內(最長60分鐘),3克牡蠣殼粉的效果優於6克及9克,且純水效果優於海水。本研究驗證了牡蠣殼加壓固碳的可行性,並模擬深海環境來找出反應效率的關鍵因素。研究小組進一步發想深海牡蠣殼固碳系統,為此廢棄物再利用及深海固碳概念提出創意規劃。