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纖維素衍生物於H-ZSM-5行觸媒快速裂解製備綠色燃料

本論文著眼於呋喃與呋喃甲醛，皆為纖維素衍生物，於H-ZSM-5觸媒行快速裂解之反應。透過溫度、滯留時間及Zn金屬離子等參數之操控，促進綠色燃料(苯、甲苯及對二甲苯)之生成。研究顯示呋喃甲醛與H-ZSM-5觸媒行脫碳反應生成呋喃及一氧化碳。而呋喃在觸媒孔洞中進行一系列複雜反應，轉化成中間物(環己烯及二甲基苯醛)、芳香族、積碳及氣體產物(烯類、烷類及碳氧化物)。研究顯示在反應溫度為500oC及滯留時間為1.5秒之反應條件下能生成最高的芳香族含量。並以苯及甲苯等芳香族產物之選擇率最為突出且產生最少的積碳。Zn金屬離子促進劑可影響H-ZSM-5觸媒本質酸性活性基組成與形成新的路易士酸，進而促進呋喃轉化。此暗示著Zn金屬離子促進劑可提升觸媒質子傳導與芳香族化之能力，更進一步提高芳香族產物之生成。 第二部分研究顯示，呋喃於Na/H-ZSM-5及Na/Zn-H-ZSM-5觸媒反應後，轉化率皆為略低。布朗士酸於芳香族化反應中是必須的。孔洞效應有助於將呋喃轉化為芳香族。Zn金屬離子促進劑不僅提供脫氫環化及甲烷化反應之能力。

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奈米石墨烯官能化複合材料及其光生伏效能研究

本研究使用改良式Hummer法製備氧化石墨烯(GO)及利用二次氧化方式製備氧化石墨烯，以異氰酸酯經微波輔助的方式改質成SPFGraphene，並與單胺基卟啉合成TPP-NHCO -SPFGraphene 複合材料，以Raman、FTIR、TGA和XRD等分析方法進行結構鑑定與分析。由UV 和FTIR確定TPP-NHCO-SPFGraphene合成成功，由螢光光譜儀分析得知其光學性質由不同激發波長發現具有紅移現象，在420 nm的激發波長激發出黃光，其性質相似量子碳點，由SEM分析發現微結構堆疊情形減少，與施體材料TPP 和P3HT混合發現有很好的quenching現象。組裝P3HT/TPPGO1st混成材進行太陽能電池元件量測，當P3HT混合5% TPPGO1st時有最佳的結果，開路電壓、短路電流、填充因子和光電轉換效率分別為0.47 V、8.50×10-3 mA/ cm2、0.18 和 7.27×10-4 %。

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聚苯胺/氧化石墨烯奈米複合材料之合成及其電容效能研究

本論文採用微波輔助合成方式製備不同重量比的奈米桿狀結構聚苯胺/氧化石墨烯複合材料，同時也在高溫下以石墨烯搭載鉑金屬做為基材與觸媒，在無任何氧化劑的環境中以無電聚合方式製備奈米桿狀結構聚苯胺/鉑-石墨烯，並探討其電化學性質。實驗佐以X光繞射分析儀、傅立葉轉換光譜、場發射電子顯微鏡、電化學分析儀探討聚苯胺/氧化石墨烯在不同聚合環境下與無電聚合上的結構差異與其電化學性質。本文發現在不同聚合環境(微波、室溫)的過程中，微波輔助合成除了可以縮短原本室溫下長時間的聚合反應外更對聚苯胺奈米桿狀結構的生成具有相當程度的影響。而在電化學測試結果，微波輔助合成的方式在高比例4:1，0.1 Ag-1的情況下有著較高的電容值340 Fg-1，聚苯胺/氧化石墨烯奈米複合材料無論是在微波輔助合成反應或是室溫反應，其比電容值與在較高電流密下的電容行為均高於單純聚苯胺，顯示聚苯胺與氧化石墨烯之間有著良好的協同效應。另外以鉑-石墨烯為觸媒，進行無電聚合所製備的奈米桿聚苯胺/鉑-石墨烯，在電流密度1 Ag-1時其電容值為292 Fg-1，而在3 Ag-1 時，僅有約15%的電容損失(248Fg-1)顯示聚苯胺/鉑-石墨烯複合材料在快速充放電的過程中也有不錯的電容表現。

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微波輔助合成奈米碳材擔持鉑和鉑釕觸媒的電催化之效能研究

本研究使用改良式的Hummer法製備氧化石墨烯(GO)當作載體，用微波輔助多元醇法製備鉑釕合金觸媒並同時還原金屬前驅物和氧化石墨烯，並探討電化學特性。在不同pH值條件下合成，在pH 10和pH 12時有最高的電化學活性面積(~108 m2/g)，並且隨著pH值上升，所合成鉑釕合金的粒徑慢慢變小。由此可推測pH值會影響粒徑尺寸、金屬粒子的分散性和電催化活性大小，PtRu/GO (pH10)具有最佳的抗毒化效果，其If/Ib比值為3.5。由循環伏安法所得的結果顯示PtRu/GO (170 °C)具有最高的電催化活性面積(99.8 m2/g)，由此可知還原劑和觸媒的最佳還原溫度是在170 °C。釕鉑合金濃度的配製可以在低濃度(20 wt%)下就達到比高濃度還要好的電催化活性。將苯胺單體和GO以原位聚合製備聚苯胺/氧化石墨烯(PANI/GO)複合材料，再經過高溫850 °C鍛燒會形成網狀交聯的孔洞結為碳化PANI/GO的並且作為觸媒的基材，所合成的鉑觸媒之電化學活性表面積為75.5 m2/g。

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表面改質二氧化矽/聚乳酸奈米複合材料基本鑑定與阻氣性之影響

本研究利用聚(L-乳酸) (PLLA)與改質之二氧化矽奈米粒子混合後，進行熱性質、結構與阻氣性質的探討。利用左式丙交酯(L-lactide)開環反應，接枝於奈米粒子表面上，從FTIR與TEM的結果證實，二氧化矽表面存在已接枝之PLLA。由TEM與FE-SEM觀察改質二氧化矽與未改質二氧化矽在聚乳酸內的分佈情況。 由DSC結果發現在改質二氧化矽/聚乳酸有明顯的熔融結晶出現，這說明了改質二氧化矽在此奈米複合材中為一良好的成核劑。從WAXD結果發現，各二氧化矽奈米粒子/PLLA複合膜材結晶度並沒有太大的差異，但是ordered domain size (D200)在二氧化矽/聚乳酸與改質二氧化矽/聚乳酸兩系統中卻有不同的結果。從SAXS結果發現聚乳酸的晶板層會隨著奈米二氧化矽的添加而有變厚的趨勢。 以氧氣與水氣的阻氣性可以看到其滲透值會隨著奈米粒子的添加而有下降的趨勢，添加表面改質之二氧化矽的高分子之阻氣性會比加入未改質的二氧化矽之高分子更為良好；阻氣性之間的差異應是由於結晶結構的不同導致的。經過熱處理後兩系統的氧氣與水氣的阻氣性沒有太大的差異，成核效應對於阻氣性沒有太大的差異，這可以由WAXS與SAXS的結果印證；由PALS的結果可以看出高分子的非結晶區沒有太大的差異，奈米粒子主要影響高分子的結構應在結晶區為主。

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含三吡啶基團之線性和超分枝狀共軛聚芴高分子合成及其化學感測器探討

在本研究中，主要為利用Suzuki耦合聚合法合成一系列含有不同三苯胺末端取代基團，分別為氫(PFH)、醛(PFCHO)和乙烯苯環三吡啶基團(PFTPY)的共軛聚芴高分子(polyfluorenes)。我們探討分子結構對共軛高分子光電性質的影響和研究三吡啶基團對於螢光化學感測器的感應特性。我們亦合成超分枝狀共軛高分子(HPFTPY)與線性高分子(PFTPY)比較。PF、PFH、PFCHO、PFTPY及HPFTPY的重量平均分子量分別為2.18 × 104、0.79 × 104、1.94 × 104、0.51 × 104及0.49 × 104，熱重量損失分別為414.7、411.9、393.3、407.0 及406.7 oC，顯示這些高分子皆有良好的熱穩定性。與PF比較，從螢光光譜發現，含有三吡啶基團的高分子PFTPY及HPFTPY皆有紅位移的現象發生，故有電荷轉移的產生。金屬離子辨識的方面，發現PFTPY及HPFTPY對於Fe3+、Ni2+、Mn2+及Zn2+皆會有螢光萃熄的現象，特別是針對Ni2+幾乎發生完全螢光萃熄，以Ni2+濃度滴定實驗，可發現PFTPY(Ksv = 1.46 × 104)和HPFTPY(Ksv = 1.57 × 104)對Ni2+的靈敏度差異不大，證明含有三吡啶基團的高分子PFTPY及HPFTPY可以當作離子辨識基團的電子接受體，應用於螢光化學感測器上。電化學方面，PF、PFH、PFCHO、PFTPY及HPFTPY，HOMO值分別為–5.65 eV、–5.34 eV、–5.42 eV及–5.22 eV及–5.10 eV，LUMO值分別為–3.34 eV、–3.20 eV、–3.20 eV、–3.44 eV及–3.46 eV，顯示導入三苯胺基團有效提升HOMO能階，增加電洞注入的能力。

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新穎二苯甲酮紫外線吸收劑合成

本論文研究使用FTIR、UV-vis、GC-MS、NMR等儀器分析探討新型紫外線吸收劑合成3-（3-叔丁基-4-羥基-5-苯醯基）苯丙酸(3-tert-butyl-4-Hydroxyphenyl-5-Benzeneacyl)-propanoic acid} (BHPBPA)及3-（3-叔丁基-4-羥基-5-苯醯基）苯丙酸甲酯(3-tert-butyl-4- Hydroxyphenyl-5- Benzeneacyl)- methyl propanoate } (BHPBMP)。實驗証實3-（3-叔丁基-4-羥基）苯丙酸{(3-tert-butyl-4-Hydroxyphenyl)-propanoic acid}(BHPPA) 因Friedel-Craft反應中長鏈的酸基會造成反應複雜化，不適用間苯二酚和三氯甲苯反應成2,4-二羥基苯甲酮機制。3-（3-叔丁基-4-羥基）苯丙酸甲酯{(3-tert-butyl-4- Hydroxyphenyl) -methyl propanoate} (BHPMP)與醯化劑Benzoyl chloride 和觸媒無水氯化鋁 Anhydrous aluminum chloride、氧化鋅Zinc oxide可加溫合成Benzophenone (BHPBMP)。隨著反應時間、溫度、及觸媒當量增加，有較佳紫外線吸收但有副產物生成，而降低3-（3-叔丁基-4-苯酚酯）苯丙酸甲酯{(3-tert- butyl-4- phenyl benzoate)- methyl propanoate} (BPBMP)及Benzophenone (BHPBMP)產率。使用反應中間體BPBMP，進行Fries rearrangement，使用觸媒AlCl3反應溫度越高時間越短，合成之產物紫外線吸收越佳。170℃反應3小時的產物於150 ppm濃度下,UV-A平均吸收26.4 (%T)。

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利用RAFT聚合法合成含光致變性基團之雙性團聯狀高分子

本研究合成一系列具有不同間隙長度和末端基團之光致變性單體Nazo、Cazo、Nstil及Cstil系列，在分子結構設計上導入不同的拉電子基(硝基)或推電子基(甲烷氧基)，以及不同的分子核心azobenzene (N=N)基團或stilbene (C=C)衍生物，最後利用RAFT活性聚合技術與較親水性styrene和4-acetoxy styrene單體，聚合成雙性團聯狀高分子，探討其高分子分子結構與熱性質、光學性質的相關性及自組裝行為研究。本實驗合成的化合物以FT-IR、1H-NMR及EA 鑑定分子結構，以DSC 和TGA分析熱性質，並使用UV-Vis和PL光譜測量化合物之光學性質。在光學性質方面，利用一階光異構化動力學，計算出E-Z或Z-E 光化學異構化轉換程度及速率常數。RAFT活性聚合所合成的雙性團聯狀高分子利用GPC、FT-IR、1H-NMR、DSC、TGA和XRD分析性質，由GPC分析結果可知，poly(St-b-Cazo6)和poly(StO-b-Cazo6)重量平均分子量為8.82×103和11.48×103及PDI分別為1.48和1.26，相關雙性團聯狀高分子的自組裝效應和照射UV光前後的高分子表面形態，使用SEM、TEM和粒徑分析散射儀觀察其高分子表面型態及粒徑分佈情形。當水相增加時，親水端鏈段會將親油端鏈段包覆起來，形成微球狀，poly(St-b-Cazo6)在THF: H2O= 1: 9條件下，所形成的微相尺寸約220 nm，poly(StO-b-Cazo6)在THF: H2O= 9: 1條件下之平均粒徑為800 nm。

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樹突狀細胞無異種血清誘導培養基之開發

在免疫系統中，樹突狀細胞 (dendritic cell, DC) 是最有能力的抗原呈現細胞。而他最重要的能力就是吞噬抗原,進而表現抗原，教育T細胞。本實驗室已經建立在含有10% 胎牛血清 (Fetal Bovine Serum, FBS)的情況下，成功從無血清增殖之後的造血幹細胞誘導成樹突狀細胞。故，此研究的目標在於找到合適的血清取代物取代胎牛血清。 首先，我們先確定在添加10% 自體血漿 (autologous plasma) 環境下誘導造血幹細胞為樹突狀細胞的能力。測試三種不同的基礎培養基(basal media)：IMDM、X-VIVO 15與AIM-V，選出最適當的基礎培養基。為了減少不明確物質的加入，將10%自體血漿嘗試調降至5%自體血漿，再配合實驗進行22種的血清取代物之篩選，並將其組成與濃度最適化，完成建立樹突狀細胞誘導與分化的最適化培養基 (xsf-DC medium)。 在建立最適化誘導培養基之後，再檢測樹突狀細胞的特性，如經脂多醣刺激成熟前後之表面抗原測試分析 (CD1a、CD11c、CD14、CD40、CD80、CD83、CD86、HLA-DR、CD45 和 CD34)，利用Mixed Lymphocyte Reaction (MLR) 來檢測其誘導CD3+ T細胞增生的功能性，檢測吞噬能力與特定細胞激素的分泌能力等。 實驗結果的證明，本實驗室在添加5% 自體血漿與特定添加入各種血清取代物的條件下，有能力將無血清增殖之後的造血幹細胞進一步誘導成樹突狀細胞 。未來將持續研究，找尋更多有效的血清取代物，已見立完全無血清之樹突狀細胞之培養與誘導培養雞，以供大量生產樹突狀細胞之用。

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設計與製作組裝式陶瓷電晶體元件之探討

本研究採用ZnO與TiO2的半導體薄膜，利用組裝式方法設計製作出背閘極式的陶瓷電晶體元件。以ZnO、TiO2和在這二種溶液當中添加金屬離子(Zn2+、Cr3+)，製備出不同的陶瓷溶液，利用旋轉塗佈法個別塗佈於二片ITO上，以膜對膜的方式覆蓋，經過450℃熱處理，發現組裝出的二層薄膜，可產生二極體的整流(Rectifying)現象。取ZnO與TiO2二種薄膜，加以組裝設計，分別設置出閘極(gate)、源極(source)與汲極(drain)區域，製作出背閘極式陶瓷電晶體元件。結果顯示，以TiO2膜為閘極，二片ZnO膜為源極與汲極區域，所設計組裝的元件，經電性量測分析為N通道的場效電晶體（N-channel field effect transistor，N-FET）。反之，以ZnO膜為閘極，二片TiO2膜為源極與汲極區域，經電性量測為P通道的場效電晶體（P-channel field effect transistor，P-FET）。將摻雜不同金屬離子的陶瓷溶液搭配組裝成電晶體，比較電性發現ZnO為閘極與摻雜鉻離子的二氧化鈦(TiO2:Cr)當做源極與汲極為較好的P-FET；當TiO2為閘極與ZnO為源極與汲極時組裝出的N-FET，具有相對較高的on/off ratio，將來期許能利用P-FET或N-FET做出反相器(inverter)等邏輯元件。