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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    空間控制的三金屬奈米捕光器合成用於電漿增強的產氫反應
    (2020) 林祐霆; Lin, You-Ting
    氫是宇宙中含量最多的元素,同時也是能量密度最高且乾淨的能源,因此光催化產氫反應(HER)成為近年來熱門的研究議題,貴金屬奈米材料通常具有優異的催化活性,但高昂的成本限制了其發展,因此低成本、高活性的催化材料開發勢在必行。本實驗利用晶種成長法,以兩種不同的界面活性劑,溴化十六烷基三甲銨(CTAB)與檸檬酸鈉(Na3CA)合成晶種,控制生長條件合成出尺寸相近的金奈米棒(AuNRs)與金奈米雙三角錐(AuNBPs),再將金奈米棒與金奈米雙三角錐分散於氯化十六烷基三甲銨(CTAC)的環境下,加入硝酸銀(AgNO3)及弱還原劑抗壞血酸(AA),將銀離子還原在金奈米粒子表面,形成金/銀-核/殼結構,利用賈凡尼置換反應,將鉑與銀進行置換還原至金/銀-核/殼結構表面,合成出三金屬奈米補光器。以TEM圖型研究此奈米結構的變化與差異,吸收光譜的調控可以從可見光到近紅外光的範圍。透過能量色散X射線譜元素面分析確認元素分布情形,以及使用感應偶合電漿質譜儀(ICP-MS)進行元素定量分析。將這三金屬奈米補光器(0.0192毫克的鉑負載量)應用於光催化產氫反應,照光後過電位降低約0.045 V。證明我們的三金屬奈米補光器有優異的光催化活性。
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    利用溶劑法合成二硫化鐵奈米晶體並與石墨烯混摻作為析氫觸媒之應用
    (2013) 黃珈菱; Jia-Ling Huang
    氫能是一乾淨能源,而且為最具有潛力能取代石油,成為一新穎燃料。因此,利用電解水產氫反應也越來越具有一定的重要性,成為重要的可再生能源之一。雖然像是鉑金屬之類的貴重金屬,在析氫反應中具有高效率的產氫能力,但因為貴重金屬其地球含量不多,使其成本相當高昂,難以大規模應用。因此開發新型便宜且地表上含量豐富之析氫觸媒就很重要了。 此研究中,本實驗團隊利用溶劑熱法有效的合成出不同結構之二硫化鐵奈米晶體,並且與還原態氧化石墨烯藉由超音波震盪作混合結合動作。使得二硫化鐵奈米晶體與還原態氧化石墨烯複合材料能做為一新式析氫反應之觸媒。 立方體二硫化鐵奈米晶體與還原態氧化石墨烯之複合材料比起純二硫化鐵奈米晶體與具有更良好的析氫活性。於極化曲線量測中發現,此複合材料之onset potential 約210 mV。而其Tafel slope 值約80 mV/dec。而其立方體二硫化鐵奈米晶體與還原態氧化石墨烯之複合材料之穩定性比球型及立方體二硫化鐵奈米晶體要好。並推測其立方體二硫化鐵奈米晶體與還原態氧化石墨烯之複合材料的反應機制為Volmer-Heyrovsky反應。最後,我們成功利用地球豐富且無毒性之二硫化鐵奈米晶體與還原態氧化石墨烯之複合材料當作析氫觸媒。
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    氧化還原置換合成三元金屬奈米材料與光催化的應用
    (2019) 溫洧正; Wen, Wei-Cheng
    以金奈米雙三角錐(Gold Nanobipyramids, AuNBPs)與金奈米棒(Gold Nanorod, AuNRs)兩種材料在Hexadecyltrimethylammonium chloride(CTAC)環境中將銀離子還原在表面,以至表面生長銀後形成棒狀及塊狀的金/銀-核/殼的結構,接著以銀做為媒介,利用氧化還原電位的差異,將金、鈀、鉑進行對銀的賈法尼置換(Galvanic replacement reaction),並研究各材料與各金屬之間置換後在構型上的差異及光譜上的變化。由於實驗所使用的三價金與四價鉑皆為高價數金屬,導致大量的銀被置換後只能換上少量的金及鉑,進而使其外部構型不甚堅固,因此實驗中我們利用Sodium oleate(NaOL) 先將三價的金先行還原成一價的金,再與二價的鉑一同進行不同價數的相同金屬對同一材料進行置換,讓等量的銀可以置換上較多的金及鉑,使其結構達到更加穩固之目的。最後嘗試將此種材料應用在光電催化實驗上,如產氫反應及二氧化碳還原反應。
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    不同晶面的銀奈米晶體於析氫反應之光催化活性
    (2016) 王瓊誼; Wang, Chiung-I
    本研究利用波長450 nm、532 nm以及808 nm之雷射,照射不同晶面的銀奈米晶體,探討其應用於析氫反應之光電催化活性。由於侷域化表面電漿共振現象,銀奈米十四面體在波長450 nm之雷射的照射下,其析氫效率有所提升,電流密度值從原本的-20.23 mA/cm2增加至-20.50 mA/cm2,產生了0.27 mA/cm2的光電流密度。而在犧牲試劑的作用之下,光電流密度則可達到0.403 mA/cm2。 在不同形狀之銀奈米晶體的光電催化效率探討中,以銀奈米八面體的表現最佳。相較於銀奈米立方體與銀奈米十四面體的光電流密度值(分別為7.5×〖10〗^(-6)和1.5×〖10〗^(-5) mA/cm2·mW),銀奈米八面體具有最高的光電流密度(6.8×〖10〗^(-5) mA/cm2·mW)。這是由於比起[100]晶面,氫原子較易吸附在銀奈米晶體的[111]晶面。所以,於[111]晶面上,氫分子較容易被生成出來,進而造成電流密度的提升。因此,[111]晶面的銀奈米八面體,應用於析氫反應,具有出色的光電催化效率。