理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    SiO2@ZIF-67核殼微球應用於二氧化碳環加成反應
    (2022) 張椘涵; Chang, Chu-Han
    本研究利用多次重複合成反應成功將有機金屬骨架ZIF-67生長於二氧化矽球形模板上,形成SiO2@ZIF-67核殼材料,藉由改變核殼材料之尺寸大小、添加不同金屬離子或碳化材料等三種方法,探討對於二氧化碳環加成反應之催化活性影響。第一部分探討不同尺寸大小之球型二氧化矽,分別選用直徑大小為1、2、5與10 μm之二氧化矽作為模板,探討在不同尺寸模板下對於MOF含量的影響及二氧化碳耦和反應之差異。由實驗結果得知,直徑1 μm之核殼材料具有最高的活性,與其他催化劑相比可高出一倍的活性,其TOF值達到52 h-1。第二及第三部分為優化催化劑之催化效能。第二部分中,將Cu2+及Fe2+分別於合成過程中摻入,成功在不改變ZIF-67晶相結構,於二氧化矽表面形成雙金屬MOF(SiO2@M-ZIF-67, M = Cu or Fe),使其同時具有兩種金屬,即為兩種活性位點。在催化反應的結果中,與SiO2@Cu-ZIF-67相比,SiO2@Fe-ZIF-67擁有較高的轉換率為88%。第三部分則是將製備好的SiO2@ZIF-67進行400、500及600 ℃的高溫鍛燒,形成SiO2@quasi-ZIF-67。鍛燒過後,二氧化矽表面的ZIF-67由於熱處理導致金屬及ligand的斷鍵,PXRD的結果表明其與原先的晶體結構完全不同,其中以500 ℃熱處理的SiO2@quasi-ZIF-67-500 ℃在催化實驗中,具有轉換率71%,其TON值高達249 h-1,為原先的六倍之多。關鍵字 : 金屬有機骨架、核殼微球、環加成反應、催化劑、碳化、雙金屬有機骨架
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    壹、N-溴代丁二醯亞胺作為催化劑在有機合成上的應用; 貳、磷化物在有機合成上之應用;參、合成含有1,2,4-噁二唑之吡唑類衍生物在CB1受體拮抗劑之生物活性研究
    (2008) 郭俊偉; Chun-Wei Kuo
    本論文共分成三部分 第一部分以便宜易取得之N-溴代丁二醯亞胺 (NBS) 試劑,分別催化合成具生物活性1,5-benzodiazepines衍生物以及吲哚基硝基烷化合物,此高效催化效率皆可使反應順利進行,並得到高產率的產物。 第二部分以磷化物試劑,二氯化磷酸乙酯 (ethyl dichlorophosphate)或是二氯化磷酸苯酯 (phenyl dichlorophosphate)進行官能基的轉變及Beckmann 重排反應,反應順利可在室溫下進行並且得到高產率的產物。 第三部分為探討含1,2,4-噁二唑為新型CB1受體拮抗劑之抗肥胖藥物的開發研究,以Rimonabant(SR141716A, Acomplia™)作為先導化合物進行pyrazole-C3位置的官能基修飾,依生物同質性概念成功引入1,2,4-噁二唑取代之新型化合物並顯現高度之CB1受體親和力、功能活性與CB2/1選擇性。發現具高度CB1親和力與CB2/1選擇性的化合物如11g, 11h等,將適合針對減重機制與抗肥胖藥物的特性進一步深入研究動物體內活性(in vivo efficacy)、藥物動力學(pharmacokinetics)及毒理試驗(toxicology)期能獲得具有潛力治療肥胖症的先導藥物或候選藥物。
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    研究改變催化劑、外在環境條件和燃料對於蒸氣重組反應的影響
    (2011) 洪志城; Jeng-Han Wang
    本研究方向主要是以Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Ag、Ir、Pd、Au這十種金屬為主的催化劑,探討不同條件下對反應的改變,主要方向有三個,第一個是支撐物的不同,第二個是外在環境的改變,我們在這邊主要是改變水和氧氣的比例,第三個則是改變燃料的選擇,利用上面所提到三種不同的條件,來探討在重組反應下的趨勢。我們實驗的方向分成三個部分: 第一部分我們主要探討支撐物在乙醇重組反應下的影響,我們使用SiO2、 Al2O3、Ce-Al2O3這三種不同金屬氧化物當作支撐物,並在相同條件下去進行實驗。討論三種金屬氧化物在氫氣產率上的差異。 第二部分則是討論外在環境的影響,這邊主要是利用水和氧氣的改變來進行討論,這邊細分三個部分 1.改變乙醇加水的比例利用Rh/Al2O3去進行一系列比較 2.則是利用Al2O3為支撐物去調控空氣的流量進行一系列的實驗, 3.則是將催化劑進行自發放熱反應,在這邊則是改變C/O ratio 的大小來探討其趨勢。 第三部分則是改變燃料,我們利用不同碳數的醇類當作燃料進行重組反應,討論氫氣產率對應在醇類上的不同。 綜合上面三個部分實驗我們可以得到一些明顯的趨勢,第一部分可以得知金屬氧化物的活性會影響到氫氣的產率大小,第二部分則是可以得知當水加入越多或是空氣流量越大也能提高氫氣的產率,第三部分則是可以知道說當醇類的碳數越少時對於氫氣產率越能提高。
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    利用第一原理探討水煤氣在過渡金屬上的轉移反應趨勢
    (2010) 黃世昌; Huang Shih-Chang
    利用密度泛函理論(DFT)可有系統的檢視最密堆積的過渡金屬Co, Ni Cu (第三週期) Rh, Pd, Ag (第四週期) 和 Ir, Pt, Au (第五週期)上水煤氣轉移反應(water gas shift,簡稱WGS)機構,計算出的能量態顯示WGS的活性主要受到兩種步驟類型的影響:O-H鍵的斷裂和C-O鍵的生成。本次研究中在過渡金屬上的活化能障和反應熱有很好的線性關係,從能量上的觀察O-H鍵斷裂和C-O鍵形成在週期表上的趨勢是互為相反的,以週期表趨勢來看第9 族< 10族 < 11族 ; 第3週期 < 第4週期 < 第5週期,換句話說,越往右下的金屬表面如Cu、Ag、Pt、Au,擁有相對較低的C-O鍵結活化能障和反應熱,表示對於WGS反應有較好的活性。此外,能量基礎上的趨勢也利用吸附能、density of state (DOS) 和 charge density來檢視,結果顯示左上的過渡金屬有較高的能量和較狹窄的d軌域的分佈,藉以造成強吸附能來穩定解離物,O-H解離反應有較低的活化能障和反應熱。此能量趨勢上的預測對於其他催化反應工作,如:乙醇催化裂解和CO氧化,可有效的設計預期的反應。
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    利用金雞鈉鹼所衍生的催化劑進行有機不對稱催化反應合成具有高鏡像選擇性的茚二酮衍生之螺環化合物
    (2016) 謝鎧鴻; Hsieh, Kai-Hong
    本篇論文主要研究,利用不同的金雞鈉鹼衍生的催化劑進行有機不對稱的催化反應來建構具有高鏡像選擇性的螺環產物。 第一部分,設計可在反應中同時扮演親核性試劑與親電子性試劑的香豆素衍生物31,與1,3-茚二酮烯類衍生物30進行協同反應 (concerted) 及逐步反應 (stepwise) 行 [3+2] 反應合環,建構單一非鏡像異構物、高鏡像選擇性且具有四個掌性中心的螺環骨架化合物,並利用各種控制實驗,觀察到逆反應的存在以及鏡像超越值的變化,藉此推導其可能的反應機構。 第二部分,以1,3-茚二酮烯類衍生物 30 與 ,-不飽合酮類 39 進行有機不對稱共價催化反應,建構具有高非鏡像與高鏡像選擇性的螺環骨架的環己酮衍生物 40,且其種一個在環己酮環上 位加成官能基的反式純鏡像螺環骨架衍生物可以差向異構形成熱力學穩定的順式產物,只有些微降低鏡像選擇性,藉此證明了本文所推導的反應機構。 反應機構會經由兩種互相競爭的反應路徑,一個是Diels−Alder反應,另一個是逐步的Michael加成,藉此形成所對應的產物。