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以低溫製程製備可撓式染料敏化太陽能電池的二氧化鈦正電極材料研究

染料敏化太陽電池(DSSC)具有低成本、光敏感度強、製程簡單的優勢。使用可撓式透明導電塑膠基材ITO-PET取代導電玻璃可以使DSSC擁有更低廉的成本、更輕的重量、可彎曲的特性，可運用軟性電子與軟性顯示器上。由於PET塑膠基材不能使用高溫處理，因此必須使用低溫程序以製備正電極的TiO2層，此表面需具有多孔性以在敏化過程中吸附染料分子。此外，對於可撓性而言，在DSSC進行彎曲時需考慮到TiO2層必需要擁有良好的機械強度，且導電特性是必需的。此研究分別以乙二醇與乙醇為溶劑配置TiO2漿料塗佈於ITO-PET上，以低溫熱處理與UV燈照處理法備製TiO2薄膜複合層，搭配可大量生產的加工處理備製ITO-PET正電極材料。經實驗結果，分別以熱處理靜壓加工與UV燈照高溫高壓脫泡加工，備製出的TiO2複合層薄膜具有高機械性、多孔性與導電性。經實驗參數優化可縮短加工時間，製程與設備適合大量生產，所以備製出的複合材料適合用來作可撓式DSSC正電極材料。

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高內相乳化法製備多孔洞複合高分子材料

多孔洞複合高分子材料擁有良好的應用前景。在各種多孔性聚合物材料中，藉由高內相乳法 (HIPEs) 做為模板的合成技術受到高度的注目，其製備的多孔性聚合物材料可藉由控制乳化液之特性來調控，具有可調孔徑和孔洞大小等優點，是極具有工業價值的一種技術。 近年來，以固體顆粒穩定的乳化液 (Pickering HIPEs) 越來越受到的關注，固體顆粒的添加可以減少界面活性劑的使用量或是避免使用小分子的界面活性劑，以減少對環境的影響。將這些固體顆粒添加到乳液裡，不僅能當作界面活性劑使用，還能兼具這些顆粒的特性，賦予聚合物材料某些特殊的性能，例如光學、磁學、電學、化學等性能。 本研究主要是以固態乳化技術配合聚高內相乳化液技術 (poly-HIPEs) 製備多孔性聚合物材料，使用Span80、ZnO、Span80/ZnO三種乳化穩定劑製備高內向乳化液。結果得知最低可使用Span80及ZnO最低1wt%添加量即可製備出內水相高達90%之乳化液，並聚合得一多孔性聚合物材料。

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鋁摻雜對氧化鋅/聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸) 光電複合薄膜性質之影響

隨科技產業的蓬勃發展，高效率光電材料廣泛使在於可撓性電子設備的需求日益漸增。透明導電薄膜研究發展須兼具透明度、電性需求以及可撓曲等特性。目前常見的銦錫氧化物已為工業應用最廣泛的材料，具低電阻率與可見光高穿透率等特性。然而，自然界銦元素屬於稀有金屬且其化合物有毒性。以及金屬氧化物薄膜易在彎曲時產生缺陷，使應用程度受到限制。本研究利用製程簡單與成本優勢之濕式塗佈成膜技術結合鋁摻雜氧化鋅混合PEDOT/PSS形成透明導電複合薄膜，期望應用於可撓性電子設備元件。 論文分為兩部分，第一部分為利用Pechini法製備氧化鋅與鋁(0.3-4 at.%)摻雜氧化鋅奈米顆粒(AZO)。第二部分為鋁摻雜氧化鋅/PEDOT/PSS透明導電複合薄膜之研究。第一部分之研究成果顯示利用Pechini法製備純氧化鋅以及鋁摻雜氧化鋅時，添加適量的檸檬酸螯合劑與PEG2000交聯劑於500oC熱處理有助於獲得高純度與高結晶且形貌粒徑均勻之奈米氧化鋅顆粒，推測檸檬酸係由只解離一個羧酸螯合住一個Zn2+陽離子產生架橋作用(ZnH2(citrate))，在成核過程中提供保護，藉以穩定系統中鋅陽離子。XPS與EDX證實摻雜的鋁嵌入氧化鋅晶格內。當鋁摻雜濃度於1.7 at.%時可得到不含雜相之最小晶粒(26nm)與最大光學能隙3.14 eV，且擁有最低的電阻率254Ωcm。鋁摻雜可使自由載子濃度升高，而增強導電性質，但鋁摻雜過多則出現離子散射之結果。拉曼觀察E1(LO)氧空缺濃度隨鋁摻雜濃度增加而提高。 第二部分研究顯示，A(1.7at.%)ZO/PEDOT/PSS/PEG300薄膜有最佳電導率6.47 x 10-1 S/cm，薄膜厚度在1μm時，透光率可達75%。拉曼光譜分析發現: ZnO存在使得PEDOT/PSS由原本的醌型與苯型之混合構型轉變為醌型單一結構，有助於提升電導度。比較市售氧化鋅與採用Pechini法製備氧化鋅各別混合於PEDOT/PSS/PEG300之複合薄膜。由FTIR與拉曼分析顯示出:溶膠/凝膠所得顆粒在經熱處理後，表面仍殘留前驅物。依本研究製備之純氧化鋅於PEDOT/PSS/PEG300薄膜中具較有較佳化學相容性，光電特性也優於市售之氧化鋅。

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利用田口法最佳化固態氧化物燃料電池電極稀土元素回收再利用

固態氧化物燃料電池(SOFC)為重要新穎能源技術之一，SOFC中的陰極、陽極和電解質材料常含有豐富鈰、釓、鑭等稀土元素，具有高回收價值。本文以燒結鑭鍶鈷鐵氧化物(LSCF)陰極材料及氧化鎳-釓摻雜氧化鈰(NiO-GDC)陽極材料為起始原料，以萃取礦石稀土元素的技術，搭配田口方法規劃及選用L9(34)直交表進行不同元素分離回收，並透過田口分析及變異分析求取最佳參數。結果發現酸溶法可將鑭、鍶、鈷、鐵、鎳等元素溶出，而與鈰及釓達到分離效果。田口分析得到之酸溶最佳參數為：酸液種類：硝酸、酸液濃度：3M、反應溫度：60℃、反應時間：2hr，燒結粉末中鑭、鍶、鈷、鐵元素溶出率可達100%。鑭、鍶、鈷、鐵溶出酸液可透過GNP燃燒法再生合成LSCF粉末，經由XRD分析發現，再生合成的LSCF粉末以及酸溶殘留的GDC粉末，與各別的初始粉末均具相同結構，可再應用於SOFC之電極材料，達到回收再利用的目的。

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探討印尼煤樣特性對於CO2和CH4吸附量的影響

本研究主要著重在比較印尼煤的吸附行為。在樣品經過水分去除的步驟後，觀察當壓力逐漸增加的情況下，各樣品的二氧化碳及甲烷吸附量的趨勢和吸附量最大值的比較。隨後將最大吸附量與各種煤特性作圖，探討在不同煤樣的先天條件下，煤樣吸附能力是否有顯著趨勢。 目前世界各國在二氧化碳的排放及管理上已有一定規範，即便如此，每年仍會有大量二氧化碳無法被代謝，因此降低現有的二氧化碳濃度為主要考量。現階段將二氧化碳封存在煤層的技術是較為經濟且成熟的。 在過去的文獻中，水分、微孔特性、鏡煤素反射率(RO%)對於吸附量趨勢已具有確定的相關性。在本次實驗中，除了比較過去文獻是否有一致性外，也會利用其他的煤特性，評估各地方煤樣的吸附能力。

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利用田口方法優化銀包銅粉化學鍍製程參數之研究

銀粉為導電膠重要的原料，常占總成分約80%，廣泛應用於太陽能電池、觸控面板、PCB填孔、LED…等等。產品之銀粉使用量及成本攸關產業競爭力，故為了降低成本，將粉末以銅粉為主體，並於其表面鍍銀，製備銀銅殼核粉末，可減少銀的使用量，成本亦降低，為未來主要發展趨勢。 本研究以化學鍍法(Chemical Plating)製備銀銅殼核粉末，並依據田口方法(Taguchi methods) L18(21×37)直交表規劃，化學鍍法是將適量螯合劑溶液加入硝酸銀溶液中，並添加還原劑使銀還原，均勻沉積在銅粉表面上。量測粉末之電阻值後，經由田口分析找出最佳實驗參數為反應溫度：15℃、銅銀計量比：2、硝酸銀濃度：0.464 M、氨水與硝酸銀莫耳比：4、還原劑與硝酸銀莫耳比：1.5、攪拌速率：800 rpm、溶液添加速率：20 ml/min、反應時間：20 min。所製得的銀包銅粉進行酸溶，再利用ICP分析溶液中銅銀濃度，計算粉末之銅銀重量比。SEM 、XRD檢驗顆粒表面形貌及相純度。銀包銅粉在150℃高溫爐中進行熱處理24小時後，測量電阻值之變化。最佳化實驗結果測得銀包銅粉末平均電阻值約14.8 mΩ，電阻率2.35 mΩ•cm。

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金奈米螺旋結構與成長分析

本研究利用賈凡尼置換反應進行鋁-金之間的氧化還原，並藉由添加界面活性劑輔助作為晶面成長抑制劑的角色來控制形貌。在氯金酸溶液中，藉由同時添加十六烷基三甲基氯化 (cetyltrimethylammonium chloride) 、聚乙烯吡咯烷酮 (polyvinylpyrrolidone) 、poly (ethylene glycol) (12) tridecyl ether三種界面活性劑，在低溫環境下由鋁基材上製備出直徑約為 200-500 nm，長為數十微米的金奈米螺旋結構。由上述的三種界面活性劑做不同組合的添加，如只添加單一種 (PVP、PEG、CTAB) 或添加兩種 (PVP+CTAB、PVP+PEG、CTAB+PEG) ，即可得到不同形貌的金奈米結構。在由上述不同形貌的金奈米結構與前人文獻結合，說明了CTAB會在金的表層形成一雙層結構，促使奈米金往一維方向成長，PVP則作為一個包覆劑，包覆於奈米金的表面。而PEG在水中會成一螺旋狀，進而抑制金的成長，形成金奈米螺旋結構。從金奈米螺旋結構的TEM圖得知，金原子的排列會在 (111) 面有一雙晶面，其雙晶面兩旁的晶粒會夾一角度，證明金奈米螺旋結構旋轉的特性。

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以實驗設計法探討個別元素法微觀組構因子與介觀力學特性參數關係

大地工程師的首要目標為地質狀況與工程施工設計間的整合，無論在公路邊坡的整治與維護或山岳隧道的開挖工作前都必須仰賴充分的地質調查報告以提供工程設計所需的參數來源。而地質調查報告中的岩石力學特性參數多是由場址鑽探所得岩心進行室內實驗求得，若想進行多種力學試驗如單軸壓縮試驗、多軸壓縮試驗與直接剪力試驗等試驗則需要大量試體以供實驗需要，礙於岩心試體鑽取價格昂貴且保存不易，目前工程上常使用數值分析軟體來模擬各種實驗狀態下岩石材料的力學特性，以節省時間及金錢上的花費。 為釐清並提供介觀力學特性參數與微觀組構因子在數值模擬軟體中的相關性，故本研究利用顆粒流數值模擬軟體PFC3D(Particle Flow Code in 3 dimensions)，以不同顆粒粒徑進行模擬並將模型的幾何組成與顆粒鍵結分開討論，最後再以實驗設計法探求微觀組構因子對介觀材料力學特性的影響。 本研究結果顯示實驗設計法能有效率的分析微觀組構因子對介觀材料力學特性的影響，且能應用於多種岩石材料的力學特性模擬。

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利用矽泥廢料回收物製備甲醇氧化之複合觸媒與其特性研究

直接甲醇燃料電池常使用複合觸媒作為陽極，進行甲醇電催化反應，並常以多元醇還原法合成該金屬複合觸媒。本研究探討利用矽泥廢料回收物製備甲醇電催化複合觸媒與其特性。實驗結果發現使用不同二醇類分子作為還原劑與使用的載體為C、C/Si或C/富矽粉體，均可成功地將Pt還原在載體上，且Pt晶粒大小約8 nm~12 nm。對所合成的複合粉體進行Pt定量發現，於Pt/C/Waste Si及Pt/C/Si系列觸媒中的Pt含量比Pt/C系列觸媒高。在測試催化甲醇氧化反應效能上，比較各載體循環伏安圖之第一正向氧化峰電流發現，使用Pt/C/Si有最高電流，其次是Pt/C/Waste Si；而Pt/C最低，顯示Pt/C/ Waste Si 及Pt/C/Si 對甲醇氧化催化效果均較Pt/C好。另外，由正向與逆向氧化峰電流比值趨勢發現，使用Pt/C/Si有最高電流比值，可說明此種觸媒較能將甲醇氧化完全，或較不易受氧化中間物毒化；其次是 Pt/C；而Pt/C/Waste Si較低；由阻抗分析結果也發現添加矽的觸媒有較佳的抗毒化能力，顯示Si表面富集OH基的能力確實有助於氧化吸附在Pt上的中間物，進而提升甲醇氧化效率。研究亦利用原位傅立葉轉換紅外線吸收光譜分析甲醇氧化的反應過程，發現相關吸收峰的改變。本研究證實自矽泥廢料回收所獲得的二醇類切割液能作為多元醇還原法中的還原劑使用；所回收的富矽粉體能作為金屬觸媒製作的載體，提高觸媒抗毒化能力。

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無機聚合材料滲透特性及影響因素研究

無機聚合材料為新一代環保綠色材料，已陸續應用於結構維修補強、建築工程抗酸鹼腐蝕的管材、地板材料以及固化有毒重金屬等領域，並為替代碳排放量甚大的混凝土最具潛能的材料之一，掌握其基本特性及其影響因素之研究，為深入研究與後續推廣的關鍵課題。 本研究旨在探討無機聚合材料的滲透特性以及其影響因素，並與力學及物理特性建立關係。研究透過實驗設計法，規劃一系列試驗參數與條件並進行試驗，明瞭無機聚合物組成成份及微觀結構組對滲透特性之影響，並釐清不同成分因子間之交互作用。統計迴歸無機聚合物的配比與水力傳導係數、強度與變形參數等的量化經驗式，提供研究所需微調組成成份以及製備不同特性無機聚合物的依循。繼而以無機聚合物為膠結材料，拌合不同比例石英砂，探討無機聚合砂漿其基本物理、滲透與力學特性，據以掌握無機聚合材料水力傳導係數的範圍、孔徑大小分佈及孔隙連通性等。最後以不同無機聚合材料黏結水泥砂漿，探求無機聚合材料與水泥砂漿的界面滲透特性，並與界面力學特性建立關係。據以評估界面黏結特性，並建立修補成效關係式，以利後續研究與工程應用時材料特性及修補成效評估的參考。 研究結果顯示，本研究配比範圍無機聚合物水力傳導係數在10-9-10-11之間，主要影響因子為OH- (M)，其次為SiO2 (mol)，其迴歸判定係數r2可達0.95。而依OH- (M)與SiO2 (mol)搭配比例不同，可形成不同孔隙孔徑分佈與孔隙體積比，進而影響其水力傳導係數。拌合石英砂製成無機聚合砂漿相較於無機聚合物其孔隙率、吸水率與水力傳導係數皆下降，單壓強度上升。而孔徑分佈可分為原漿體之孔隙及漿體與骨材間孔隙，主要影響水力傳導係數因子為有效孔隙率。在評估介面黏結特性方面，本研究設計製作介面透氣試驗裝置，可有效且快速求得單一材料的滲透特性，且與徑向滲透試驗結果相符，故可判斷本研究介面透氣試驗設備之可行性。而材料黏結介面透氣係數與介面間接張力強度有良好的相關性，其r2可達0.95，故介面滲透試驗具有評估材料黏結介面特性之功用。