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模具式塗佈操作條件對PTFE布膜影響之研究

PTFE塗佈玻璃纖維布膜(PTFE-coated glass fabric)是由無機材料(玻璃纖維布)和有機材料(PTFE)所組成，本研究分別以狹縫式(Slit die)和押出式(Slot die)兩種型式的模具對玻纖布進行塗佈，塗佈後進入烘箱做乾燥和鍛燒的程序，最後將製成的成品利用掃描式電子顯微鏡(SEM)檢視膜面和依據CNS 12915 L3233以及ASTM D5035做PTFE布膜斷裂強度(Breaking force)的檢測。 從實驗結果中可看出，在相同的塗佈次數下，不管是從塗佈厚度或是塗佈覆蓋率(cover factor)來看，模具式塗佈(Die coating)的成品優於浸沾式塗佈成品(Dip coating)；而根據以往研究顯示斷裂強度除與乾燥條件有關外，在減少鍛燒次數或降低鍛燒溫度下，可有效的提升斷裂強度，因此兩種模具中又以可以進行快速塗佈，縮短操作時間的押出式塗佈其所製成的成品優於其他塗佈方式之成品。 另外，為了將本研究結果能用於未來的放大設計，將實驗數據無因次化時，發現在慣性力/黏滯力(Reynolds number)對黏滯力/表面張力(Capillary Number)比值小於450時，無因次塗佈寬幅會呈現不穩定而且會造成塗佈不均，此結果可提供塗佈模具寬幅逾60公分以上的布膜使用多點進料操作時的參考。

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模具式塗佈對塗液在多孔布膜中流動行為之研究

纖維強化之高分子複合材料(FRP)的塗佈製程中，塗佈的方式不同會有不同的浸潤效果，所以本研究首先以數值方法分析狹縫式模具(slit die)及押出式模具(slot die)塗佈對塗液在多孔性材料中的流動行為。 　　以有限差分法的FLOW-3D軟體探討模具式塗佈製程中模具內所產生的壓力及其對塗液在多孔介質中的浸潤行為影響。模擬結果發現使用押出式模具其模內的壓力遠大於狹縫式模具，所以能有效地增快浸潤速度、減少達完全飽和所需的時間，模擬顯示押出式模具的飽和浛浸所需時間約為浸沾式塗佈的1/10。 　　另外，為探討操作變因對塗佈寬幅及厚度的影響，建立三維押出式模型並將結果以無因次群呈現。結果發現當理論與實驗的慣性力/黏滯力(Reynold number)對黏滯力/表面張力(Capillary number)比值分別約為500與450以下時，無因次寬幅會小於1，此即表示塗液無法填滿整個布膜的寬幅，這臨界比值可做為放大產線之參考。

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浸塗法製備活性碳電極及其於超高電容器之應用

本文使用發泡鎳作為電雙層電容器之集電層，並將此集電層浸塗碳材料，待碳材料固化後，將此含有碳材料之集電層碾壓不同厚度(2mm、1mm、0.5mm)，製造出不同結構之電極材料，並製成電雙層電容器。在同樣含碳量、不同集電層厚度的電極內，使含活性碳之發泡鎳內部間隙結構不同，探討其物性及電性分析。 此不同結構發泡鎳之超級電容電極，使用SEM、TEM分析其微觀結構；再將不同電極組製作為超級電容模組，再針對其電性測試，包含定電流充放電測試、循環伏安法與交流阻抗測試，進行比電容值、交流阻抗圖譜分析與長時間穩定性測試。 此研究將分別使用不同結構發泡鎳電極與平板電極比較，使用循環伏安法量測電容值，使用掃描速率2 mV/s、範圍為1.0 V~-1.0 V，其電容表現平板電極為88 F/g，碾壓不同厚度(2 mm、1 mm、0.5 mm)之電極其電容表現分別為84 F/g、93 F/g、139 F/g；並使用定電流(10 mA)充放電至1.0 V作5000次長時間循環測試，其電容維持率達99%以上。

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利用五元雜環及三氟乙酸酐之醯化反應製備鋰離子電池添加劑之性質研究

本篇研究主要利用四種不同具芳香性之五元雜環與三氟乙酸酐進行醯化反應，合成四種三氟乙醯酮化合物，並以傅立葉轉換紅外光線質譜儀及核磁共振光譜儀鍵定其結構；再以未醯化之五元雜環(3%)及不同比例(3%、5%)的醯化產物做為添加劑，加入電解液(1M LiPF6 in EC:DEC(1:1))中，將其組裝成鈕扣型電池，以充放電測試分析其電化學性質。 在定電流充放電測試中發現，當加入3%五元雜環為添加劑後，最多能將衰退率從3.11%降至2.01%，增加電池的循環壽命；當加入3%醯化產物為添加劑後，第一圈放電電容量可提升約4~6 mAh/g，但衰退率較大，電池的循環壽命表現較差，而當加入5%醯化產物為添加劑，則是同時降低了電池的電容量及其循環壽命。

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含雙硫有機配子之金屬有機配位聚合物自組裝合成、結構鑑定與性質研究

本論文研究採用撓曲性有機配子6,6'-dithiodinicotinic acid (H2dtdn)與過渡金屬離子形成有機金屬配位聚合物(1-5)；另一部分為H2dtdn與鹼土金屬離子形成有機金屬配位聚合物(6-7)，並探討其結構及物性。 本論文分兩部分，如下所示: 第一部份: 以6,6'-dithiodinicotinic acid (H2dtdn) 分別與含吡啶配子和過渡金屬離子之反應: 化合物1‒5為利用有機配子6,6'-dithiodinicotinic acid (H2dtdn) 與過渡金屬離子，分別使用不同溶劑及不同含吡啶配子，以水浴法或水熱自組裝合成。有機配子H2dtdn和Mn(NO3)2·6H2O置於水、二甲基甲醯胺混溶劑中，進行反應，得到化合物{[Mn6(dtdn)2(H2O)2 (DMF)2]·3DMF·H2O}n (1)；若改以甲醇及水為溶劑則得到化合物{[Mn2(dtdn)2 (H2O)2]·4MeOH·H2O}n (2)。經單晶X-ray繞射解析顯示，化合物1為二維波浪平面結構；化合物2為三維孔洞結構。以甲醇及水為溶劑，當H2dtdn在有機配子H2dtdn和4,4'-azopyridine (azpy) 與Ni(NO3)2·6H2O進行反應，得到化合物{[Ni(dtdn)(azpy)(H2O)2]·6H2O}n (3)。經單晶X-ray繞射解析顯示，化合物3為三維三互穿結構。有機配子H2dtdn 與CoCl2·6H2O置於純水中進行反應，得到化合物{[Co2(dtdn)2(H2O)8]}n (4)。由單晶顯示，化合物4為一維zigzag鏈狀結構。有機配子H2dtdn 與Cu(NO3)2·3H2O，於水、二甲基甲醯胺混溶劑中，在120 °C條件下進行反應，得到化合物{Cu2(6-Hmna)2]·H2O}n (5)，6-Hmna = 6-mercaptonicotinic acid。經單晶繞射解析，化合物5為二維平面結構。特別的是，在形成化合物5的過程，於高溫下有機配子H2dtdn可能與銅金屬離子進行in-situ反應，使原先含有雙硫的有機配子，變為另一含單硫的有機配子6-mercaptonicotinic acid (6-Hmna)。 第二部分: 以6,6'-dithiodinicotinic acid (H2dtdn) 與鹼土金屬離子之反應: 有機配子H2dtdn與鋇金屬離子，於50 °C下進行自組裝反應，可得到化合物[Ba(dtdn)2 (DMF)4]n (6)；當H2dtdn與鍶金屬離子於50 °C下進行自組裝反應，可得到化合物{[Sr2(dtdn)2(H2O)4]·2DMF}n (7)。經單晶X-ray繞射解析，化合物6和7皆為二維平面結構。

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溶劑調控互穿之金屬有機配位聚合物: 自組裝合成、結構鑑定與性質研究

本研究中分成兩個部分，第一部分為使用含有tetrazole官能基的1H-tetrazole-5-acetic acid (H2Tza) 有機配子與銅金屬離子自組裝反應，合成得到有機配位聚合物{[Cu5(CHN4)9]·Cl}n (1)，鑑定其結構並探討其性質；第二部分利用2-cyano-3-(pyridin-4-yl)acrylic acid有機配子與過渡金屬離子(Zn2+ Cd2+ Cu2+)，進行自組裝合成配位聚合物2‒5，並鑑定結構及研究其性質。 第一部份: 氯化銅與H2Tza以水為溶劑進行水熱法合成，得到三維的配位聚合物{[Cu5(CHN4)9]·Cl}n (1)，經單晶X-ray繞射解析，發現該化合物具有一維孔道的蜂窩狀結構。 第二部份: 化合物2‒5，皆以有機配子2-cyano-3-(pyridin-4-yl)acrylic acid與過渡金屬進行反應之產物。其中在室溫分層法的條件下，與硝酸銅合成得到化合物{[Cu(C9H5N2O2)2(DMF)]}n (2)；與過氯酸鋅自組裝合成得到化合物{[Zn3(C9H5N2O2)6]}n (5)。另外同樣以2-cyano-3-(pyridin-4-yl)acrylic acid作為有機配子，於50 °C下反應，與氯化鋅合成得到化合物{[Zn(C9H5N2O2)2(H2O)]}n (3)，與硝酸鎘反應可合成得到{[Cd(C9H5N2O2)2(H2O)]}n (4)。經單晶X-ray繞射解析顯示，化合物2為二維的層狀結構；化合物3與化合物4都是五次互穿的三維鑽石型結構；化合物5為三次互穿的鑽石型結構。其中，化合物3和4的結構屬於非中心對稱的空間群。 本論文中，共合成出5個金屬‒有機配位聚合物，其中化合物2‒5中，發現當合成時，經由溶劑的些微調控，可分別得到不同互穿維次的結構。最後個皆經由紅外線吸收光譜、元素分析及單晶、粉末X-ray繞射解析作結構鑑定，並測定其相關性質。

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含可撓曲吡啶配子之過渡金屬錯合物之自組裝、結構分析與物性探討

本實驗採用具可撓曲性有機配子5,5′-bis[2-(4-pyridinyl)-1H-benzimidazole] (pyben)與金屬鹽類反應生成有機金屬配位聚合物 (1－3），另外一部份為pyben分別與具有羧酸根有機配子及金屬鹽類之合成 (4－6)，並從單晶X-ray繞射結果探討其結構，從螢光光譜圖及氣體吸附圖譜探討各結構物的物理性質。 本論文分為兩部分，如下所示: 第一部份: 5,5′-Bis[2-(4-pyridinyl)-1H-benzimidazole] (pyben)與金屬鹽類之合成 為利用可撓曲有機配子5,5′-bis[2-(4-pyridinyl)-1H-benzimidazole] (pyben) 與金屬鹽類反應形成化合物1－3。利用具有苯并咪唑官能基及吡啶末端機的有機配子pyben與Ni(CH3COO)24H2O以水浴法自組裝合成，反應後得到化合物{[Ni(pyben)(CH3COO)2(H2O)2]EtOH}n (1)；利用有機配子pyben與Co(NO3)26H2O以室溫方式自組裝合成，反應後得到化合物{[Co(pyben)(NO3)2(H2O)]2EtOH}n (2)；利用有機配子pyben與Ni(CH3COO)24H2O及有機配子anthraquinone-2,6-disulfonic acid (aqds)以水浴法自組裝合成，反應後得到化合物{[Ni(pyben)(H2O)4]aqdsEtOH}n (3)。經由單晶X-ray繞射解析顯示，化合物1為一維鏈狀(chain)結構；化合物2為一維雙螺旋狀(double-helical)結構；化合物3為一維鋸齒狀(zigzag)結構；化合物1及化合物3皆為鎳金屬的一維結構，但因化合物3加入有機配子aqds作為調控，使得結構中有機配子pyben中苯并咪唑的撓曲角度有別，由此可以看出有機配子pyben的撓曲特性；而化合物1其一維鏈狀堆疊成類三維結構，使得結構中具有一維孔道，具有氣體吸附之特性，置換化合物中陰離子後進一步進行有關氣體吸附性質之探討。 第二部份: 5,5′-Bis[2-(4-pyridinyl)-1H-benzimidazole] (pyben)分別與具有羧酸根有機配子及金屬鹽類之合成 化合物4－6為利用有機配子5,5′-bis[2-(4-pyridinyl)-1H-benzimidazole] (pyben)分別與具有羧酸根有機配子與金屬鹽類，以50 °C水浴法自組裝，形成三種不同維度的化合物；利用有機配子pyben及有機配子1,2,4,5-tetracarboxybenzene (H4btec)與鈷金屬Co(NO3)26H2O進行自組裝反應，反應中鈷金屬未參與配位，反應可得到化合物 [(H2pyben)0.5(H2btec)0.5] (4) ；利用有機配子pyben及有機配子terephthalic acid (1,4-H2bdc)與Zn(NO3)26H2O反應得化合物{[Zn2(pyben)2(1,4-bdc)2]DMF3H2O}n (5)；利用有機配子pyben及有機配子isophthalic acid (1,3- H2bdc) 與Zn(NO3)26H2O於50 °C水浴下反應後可得化合物{[Zn2(pyben)2(1,3-bdc)2]2DMF4H2O }n (6)。經由單晶X-ray繞射解析顯示，化合物4為有機配子pyben及H4btec的共結晶化合物，相較於金屬與配子的配位能力，可看出有機配子pyben具有強烈的氫鍵作用力，因此增強化合物的熱穩定性，由TGA顯示可熱穩定至300°C。化合物5及化合物6為利用同分異構物的二羧酸配子進行自組裝合成，而得到兩種不同維度的化合物:化合物5為三維的pcu網狀結構，其結構具有二次互穿特性，使結構具有兩種不同大小孔道，其大小分別為12.75 × 3.75 A2及3.78 × 2.10 A2；化合物6為二維磚牆狀(brick wall)結構，其為sql層狀結構，而結構中各層以ABAB排列形成三維結構。

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(I)利用氫醌及氫醌衍生物作為染料敏化太陽能的氧化還原對 (II)利用氫醌的電化學特性製作高選擇性的氟離子電化學探針

染料敏化太陽能電池具有低成本及高效率的特性，近幾年來為太陽能領域的研究重點，電解質在染料敏化太陽能電池非常重要，而目前最常使用的電解質通常是碘化物/三碘化物作為氧化還原電對。但是，碘作為氧化還原電對的缺點已被探討出來，包括可見光吸收，金屬反電擊的腐蝕，和碘的昇華。因此，我們使用氫醌/苯醌取代碘作為氧化還原電對，並且進行光電性質的比較，可發現光電轉化效率叔丁基對苯二酚較碘好，而效率與碘非常相近。 　　近年來在氟離子探針的發展與應用上，鮮少有使用電化學來檢測氟離子的例子，使用電化學的方式無法準確得知濃度，只能依據位移作為判斷。因此，我們開發一個具有高選擇性及可定量的氟離子探針(H2Q’ 和 MH2Q’) ，透過使用矽醚保護基隱藏H2Q的電化學信號以獲得探針 H2Q’（OFF狀態) ，氟離子引發Si-O鍵斷裂，將保護基去除，釋放電化學訊號H2Q（ON狀態)，H2Q容易經受電化學氧化還原反應，並在電極表面上顯示它的氧化還原峰，依賴氟化物的濃度，釋放出固定的H2Q濃度。檢測極限（LOD）MH2Q'為2.38 μM ，且H2Q’ 為23.8μM。在檢測的陰離子中，只有氟化物能夠將H2Q’脫保護變成H2Q，產生氧化還原反應，因為矽醚類的氟離子探針在水中有非常好的專一性。且MH2Q’也是具有一個高度選擇性的氟離子探針。

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還原石墨烯氧化物、奈米銀及銅之複合薄膜於生物感測器之應用

第一部分：本實驗介紹了化學法還原石墨烯氧化物（CRGO）修飾玻璃碳電極（GCE）用於咖啡酸（CA）的電化學研究。以循環伏安法（CV）、微分脈衝伏安法（DPV）、安培和電化學阻抗譜（EIS）等方法測試電極的性能與表徵。結果顯示有一個明顯增強的電流響應與降低的過電位，此為CA之氧化。用EIS 對CA的界面電子轉移速率進行研究。在最佳條件下，該CRGO顯示其線性響應範圍為1×10-8 ~ 8×10-4 M，偵測極限為2×10-9 M（S / N= 3），當電位在 +0.2 V (Ag / AgCl)時其靈敏度為192.21 μA mM−1 cm−2，這表示在CA的電化學研究上，CRGO是種很有前景的感測材料。結果顯示了良好的靈敏度和選擇性以及CRGO修飾電極高的可重複性。此外，將修飾電極更進一步應用於研究紅酒之實際樣品中的CA，其結果令人滿意。 第二部分：銀奈米粒子透過環保的化學方法做快速合成，是非常可行的方式。在這個研究中，我們已經開發出一種方法，透過混合銀溶液與Chenopodium ambrosioides L的葉子提取物以生物合成的方式產生銀奈米粒子。該方法在生物學中是穩定的，且有生物相容的奈米銀粒子形成。這些奈米顆粒通過各種表徵技術分析，以了解它們的形態、化學組成和生物活性。從SEM，FE-SEM和AFM分別可計算平均晶粒尺寸。其粒徑範圍為100至300奈米，且有板狀和球形結構的形狀，可用改變反應溫度和葉子汁的濃度來進行控制。葉子提取物的濃度和金屬離子在銀奈米粒子的綠色合成中有重要的作用。根據XRD光譜特性研究和循環伏安法（CVS）來證明生物合成的銀奈米粒子的形成和穩定性。這個簡單、高效且快速的環保合成銀奈米粒子能在各種生物醫學和生物技術中應用。此環保的生物銀奈米粒子的合成方法有可能直接應用在與人體接觸的各種產品，如化妝品、食品、消費品、醫療用品。更詳細的研究則要釐清其生物奈米顆粒合成的機制。這個簡單、成本低、且環保的方法對於金屬奈米粒子的開發會在環保、生物技術和生物醫學應用是有價值的。 第三部分：利用新型的銅和silicomolybdate（SiMO）複合薄膜修飾多壁奈米碳管（CuSiMO/MWCNT），已成功用電沉積製備出高靈敏度的過氧化氫感測器，來檢測非酶過氧化氫（H2O2）。XRD和SEM分析顯示，Cu和SiMO成功沉積於MWCNT上，此為雜化複合物。在中性條件下，電極對H2O2有好的還原活性，且具有低的過電位（-0.16 V），其電流響應2.7 - 62.8倍。而最大電流響應是在pH 1中。電流響應（Eapp = -0.1 V）顯示的線性範圍可達5.2×10-3 M，具有650 μA mM-1 cm-2的高靈敏度，6.53×10-6 M（S / N = 3）低的偵測極限，響應時間為5秒。該CuSiMO/MWCNT電極可分析H2O2是有前景的，因為它有低的過電位，靈敏度高，穩定性好，響應速度快，成本低。

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硝基四氮唑藍及光降解產物之電化學量測研究

本實驗利用電化學探討硝基四氮唑藍(NBT)光化學還原法檢測超氧歧化酶(SOD)系統在石英晶片金電極與網版印刷碳電極上的電化學變化。主要是利用核黃素易受到光照分解產生超氧陰離子，而超氧陰離子會與硝基四氮唑藍和超氧歧化酶反應。 利用交流阻抗法探討LED藍光燈，對NBT產生formazan(甲䐶)的影響，以及使用能量分散光譜儀(EDS)雙重驗證，使用LED藍光燈進行四種不同光強度探討核黃素光解與NBT產生formazan的關聯。結果表明光強度為200Lux時，照光30min會產生最多的formazan，因此選擇200Lux光強度照光30min為最佳條件，實驗設計以改變硝基四氮唑藍濃度對產生formazan的影響作探討。最後階段在200Lux照光30min下，加入超氧歧化酶(SOD)，探討超氧歧化酶清除超氧陰離子的活性情形。