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二氧化碳吸收劑三元醇胺(1DMAP和3DMAP）/多元胺(DETA和TETA）水溶液之比熱量測研究

由於最近全球暖化日益嚴重，減少二氧化碳的問題是刻不容緩的;可以發現胺類具良好的吸水性。故發現最近值得研究的是混合胺，可貢獻於捕獲二氧化碳。除了具吸收二氧化碳的熱物理性質，莫耳熱容量在二氧化碳捕集中扮演著重要角色。 本研究使用示差掃描熱量計 (Differential Scanning Calorimeter, DSC) 量測三元醇胺和多元胺水溶液之莫耳比熱。本實驗所會用到的三元醇胺(Tertiary amine)與多元胺(Polyamines)分別為1-dimethylamino-2-propanol (1DMAP)、3-dimethylamino-1-propanol (3DMAP) 與Diethylenetriamine (DETA) 、Triethylenetetramine (TETA)。純物質系統為Tertiary Amines (1DMAP和3DMAP)。雙成分系統 (Tertiary Amines/H2O) 之濃度範圍為x Tertiary Amines = 0.1 ~ 0.9；三成分系統 (Tertiary Amines/Polyamines/H2O) 則固定水的濃度為70 wt%與60%，當水濃度為70 wt%，三元醇胺與多元胺類濃度比例為 (25/5, 20/10, 15/15, 10/20 wt%) ; 若水濃度為60 wt%，三元醇胺與多元胺類濃度比例為 (35/5, 30/10, 20/20, 10/30 wt%)。量測溫度範圍為3080C，實驗比熱 (Cp) 之uncertainty為  2%。 實驗所量測之純物質莫耳比熱，使用二次方經驗式做迴歸計算，並以溫度的函數來表示；雙成分系統以RedlichKister-type equation關係式來表示過剩莫耳比熱 ( )；三成分系統則使用Söhnel and Novotný關係式。本實驗所使用之關係式皆正確表示純物質、雙成分及三成分之實驗數據，比較實驗值與其迴歸之結果，並加以討論，得此實驗值和迴歸計算值具良好的符合性，研究結果可作程序設計流體能量的計算依據，及工廠設計汽提塔、熱交換器時，吸收劑的比熱將會是設計數據的參考值。

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二氧化碳吸收劑三級醇胺(1DMAP)/多元胺(DETA)水溶液之氣液平衡量測研究

本研究量測CO2在1-Dimethylamino-2-propanol (1DMAP)水溶液中的氣液平衡溶解度數據，本研究涵蓋之雙成份系統濃度為: 20 wt%、30 wt%及40 wt% 1DMAP + H2O；溫度為40至80 ℃；二氧化碳分壓範圍: 1~1000 kPa。三成分系統濃度為: 25 wt% 1DMAP + 5 wt% DETA、20 wt% 1DMAP + 10 wt% DETA及15 wt% 1DMAP + 15 wt% DETA；溫度為40至80℃；二氧化碳分壓範圍: 1~1000 kPa。 由於1DMAP的再生耗能比起一般傳統使用醇胺低，表示在之後的回收利用，可以有效的節省能源，因此被考慮做為綠色二氧化碳吸收劑使用，本研究所得到之氣液平衡溶解度數據最後由Kent and Eisenberg所提出之熱力學模式，加上Hu and Chakma以及Li and Shen 所提出的修正方式進行氣液平衡描述，預測之後標準差分別為21%及18%。本研究結果顯示在總醇胺濃度為30 wt% 40 ℃下，最高吸收量能夠達到每莫耳醇胺水溶液可以吸收1.0莫耳之二氧化碳，可做為醇胺溶劑為吸收劑吸收酸性氣體之程序設計基本數據，以發展經濟，節能之酸性氣體吸收程序。

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製備ZIF-78晶體及其於二氧化碳/環氧丙烷之環加成反應之應用

現今全球暖化日益嚴重，要如何降低大氣中二氧化碳之排放可說是當務之急，目前主要著重的減碳技術為碳捕捉和封存 (Carbon capture and storage，CCS)，然而封存技術一直存有安全性疑慮的問題，因此二氧化碳再利用是一值得大力推動的途徑。以二氧化碳為原料進行聚合反應生產高分子材料為二氧化碳再利用的重點之一，主要以合成環碳酸酯類為主要大宗，利用二氧化碳與環氧化物合成環狀碳酸酯的反應中，催化劑扮演著舉足輕重的角色，咪唑類配位沸石 (zeolitic imidazolate frameworks，ZIFs) 為近幾年蓬勃發展之有機-無機複合式的多孔洞材料，其具有高比表面積、高化學性且易分離等優點，非常適合應用於催化反應使用上。 在過去研究曾指出，ZIF-78粒子具有最好的二氧化碳吸附能力，原因在於製備ZIF-78粒子的咪唑類配位子具有硝基 (-NO2) 官能基，而硝基與二氧化碳之間會產生強烈相互作用力，在具有良好的二氧化碳吸附能力情況下，推測將有利於二氧化碳環加成反應之應用。 因此，本研究將利用水熱法製備出ZIF-78粒子，並將其與環氧丙烷及二氧化碳進行環加成反應合成碳酸丙烯酯，探討各項反應參數 (反應壓力、反應溫度、反應時間) 對環加成反應之影響。由實驗結果顯示，反應溫度150℃、反應壓力為10kg/cm2、反應時間為15h的條件下有著50.7 ％的碳酸丙烯酯產率，且反應過程中無須加入共催化劑以及溶劑以提升催化效果，由此可證明ZIF-78粒子有著良好的催化效果。 最後與本實驗室過去成熟發展的ZIF-7粒子進行環加成反應比較，由結果顯示，當反應壓力為10kg/cm2、反應溫度150℃、反應時間6h條件下，ZIF-78粒子的催化效果高於ZIF-7粒子，推測主要原因在於過去研究曾指出，ZIF-78具有最好的二氧化碳吸附能力，ZIF-78的咪唑類配位子具有硝基存在，而硝基與二氧化碳之間會產生強烈相互作用力，此外ZIF-78粒子的孔洞大小比ZIF-7粒子來的大，亦有利於二氧化碳分子進入孔洞內進行反應。

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液相脫層製備高品質石墨烯之參數探討與其特性分析

本研究以環保且簡單之液相脫層法製備石墨烯，主要分為三個部分，機械研磨法、電化學脫層法和超音波破碎脫層法。 第一部份為機械研磨法，是利用石墨烯微片作為原料，在溶劑中添加不同之界面活性劑，包括PVP K30、SDS、PVP K90、PVA、CMC、PEG，探討界面活性劑對研磨之效果。初步以雷射粒徑分析其石墨烯微片之片徑，其中以添加PVP K90作為界面活性劑有較好的研磨效果，並且石墨烯懸浮液經過1個月沒有沉降的現象。進一步對研磨時間、溶劑pH值和粉球比各別探討。首先探討研磨時間，分別為1小時、3小時和5小時，並使用雷射粒徑分析初步可判斷，3小時為最佳研磨時間。接著探討溶劑pH值，利用在溶液中添加硫酸或氫氧化鈉，控制其pH值在3、7和10，透過此方式探討在酸性、中性、鹼性其不同環境下之研磨效果，透過分析發現以鹼性環境做研磨其效果較佳。最後探討石墨烯微片和二氧化鋯之粉球比對其研磨之影響，以重量比1：20和1：40進行探討，由雷射粒徑可觀察出以1：20效果較佳。經過以上參數探討找出其最佳條件，再將最佳化研磨之石墨烯進行表面分析 (FE-SEM)、元素分析 (EDS)、拉曼光譜 (Raman spectra)和原子力顯微鏡 (AFM)分析。分析結果為其形貌明顯變薄，且研磨後碳氧比為93：7，其氧含量幾乎沒有增加。而透過拉曼分析，ID/IG為0.25，。厚度也從20 ~ 60 nm，下降至12 ~ 14 nm。 第二部份電化學脫層法製備石墨烯，利用高純度的石墨板進行電化學脫層，藉由不同的電流密度和電解液添加不同銨類等參數去探討電化學脫層石墨烯其形貌和產率。首先分別以三種電流密度作探討，電流密度分別0.113、0.198和0.288 A/cm2，可透過肉眼觀察其上層物產量以電流密度為0.113 A/cm2有最多上層物。接著將石墨烯進行FE-SEM分析，發現電流密度0.113 A/cm2之上層物的品質最佳，因此將其進行TEM和拉曼光譜分析。其樣品在TEM下呈現皺摺狀，且顏色近透明，而透過拉曼分析，ID/IG為0.117，以AFM分析可得到其厚度約為1 nm之少層石墨烯。接著固定使用電流密度0.113 A/cm2進行電化學脫層，將其電解液添加不同銨類，如:硫酸銨、甲酸銨或碳酸銨，希望能透過銨根進入陰極石墨層間輔助電化學脫層，增加石墨烯之產率，並將脫層後上、下層之石墨烯初步利用FE-SEM分析。藉由添加不同的銨類進行電化學脫層，發現透過添加碳酸銨可使其上下層產率提升。 第三部分為超音波破碎脫層法，是利用超音波能量讓石墨紙在液相中進行脫層。首先使用去離子水、酒精和NMP作為溶劑，在相同時間、振幅下，初步利用肉眼觀察，使用NMP能將石墨紙完全脫層，獲得均勻分散之懸浮液，因此選擇此溶劑進行後續實驗。接著藉由控制不同振幅來控制超音波之能量，其振幅分別為5、15、25、35，透過FE-SEM、拉曼光譜、AFM等分析石墨烯其表面形貌、缺陷程度與其厚度。由實驗結果得知，以振幅5進行超音波脫層有較好的脫層效果，進而針對震盪不同時間進行探討。震盪時間為10、20、40分鐘，以紫外/可見光譜 (UV-Vis)和拉曼光譜分析其濃度和缺陷，發現以震盪20分鐘有最佳脫層效率。接著透過離心進而將石墨烯懸浮液進行分層，轉速分別為1000、5000、10000 r.p.m.，離心時間為10分鐘，將其不同大小、不同厚度之石墨烯進一步分離，其中以轉速為10000 r.p.m.離心10分鐘其可獲得厚度為2 ~ 5 nm之少層石墨烯。

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設計以蒸汽誘導相分離程序製備含聚甲基丙烯酸乙二醇酯與聚苯乙烯之三嵌段共聚物共混聚偏二氟乙烯薄膜以提高其抗生物沾黏特性

長久以來，薄膜常用於物理分離、回收及濃縮有用之分子，但經由長時間的操作，薄膜易形成生物沾黏。然而文獻中以原位改質之抗沾黏的薄膜研究，常因加入第三種材料而難以控制薄膜成型機制或是缺乏穩定性而無法擁有良好效益。本研究中以超濾聚偏二氟乙烯薄膜為基材，開發出高度防汙和生物相容性之超濾膜進行了研究。以氣相誘導的相分離並混參一新穎三嵌段含聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸乙二醇酯共聚物改性，鑑定其共聚物表徵後研究薄膜機制。 此薄膜成形可得到很良好的控制，其結構為帶有小結節之雙連續結構，而其經由改質過後之薄膜，其鑄膜液黏度較未改質低，且更親水，此兩個特性促進了非溶劑的擴散，進而降低了結晶的機會。薄膜的水合能力也從約每立方公分59毫克提高到每立方公分650毫克，此特性導致非特異性蛋白質吸附下降85-90％。改質後的薄膜對於大腸桿菌和變形鏈球菌在微觀尺度生物結垢是幾乎完全抑制，生物附著在動態條件下也減少，改質後的薄膜，在三次水循環過濾後之水通量恢復比率高達69.4%，相較於商業親水之聚偏二氟乙烯薄膜的47.3%高出許多。總體而言，本研究之新的薄膜，做為水處理的新型材料，有很好的未來展望。

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小球藻於不同培養條件下之木薯廢水資源化與減排研究

微藻可藉由光合作用固定大氣中之二氧化碳並將其轉換成生物質，因其生長快速、土地需求面積小，被視為是一種具潛力的生物質原料，但目前所面臨最大的問題在於其培養基相當昂貴。木薯廢水中含有大量有機物質及營養鹽需要被去除，根據許多研究中皆指出微藻可藉由光合作去除水中營養物質，本研究試圖結合小球藻與木薯澱粉廢水以達成廢水之資源化與減排。 　　本研究以單一變數法探討廢水預處理、藻體預培養、廢水濃度及投入藻量對於微藻生物質濃度影響，並以回應曲面法探討不同照度、廢水濃度及微藻投入量對於微藻及水體之影響。根據結果藻體在培養條件為照度為6000 lux、投入小球藻之O.D.值為0.1、廢水濃度為0.15倍的情況下進行培養，可獲得最高之比生長速率2.05 day-1。當照度為6000 lux、投入PA藻之O.D.值為2、廢水濃度為0.15倍的情況下進行兩天的培養便可同時去除75%之COD、78%之蛋白以及85%的總磷。 　　應用層面而言，12:12小時光暗週期及以廢水作為預培養基皆是可行的。而相較於批次培養，在每日替換率為0.1至0.15之半連續式培養，在8天內則可獲得更高的藻體濃度及穩定的COD排放值。

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製備多熱點聚醯胺酸/氧化鋅/奈米銀核殼顆粒探討表面拉曼散射

本研究製備聚醯胺酸/氧化鋅/奈米銀複合顆粒作為表面增強拉曼基材使用，利用先前實驗室製備出聚醯胺酸/氧化鋅複合顆粒當作粒種再添加奈米銀對氧化鋅殼層進行改質，進而製備出聚醯胺酸/氧化鋅/奈米銀複合顆粒，並利用SEM、TEM、XRD、EDX進行材料結構分析與利用UV-Visible進行光學性質分析。 聚醯胺酸/氧化鋅/奈米銀複合顆粒應用於表面增強拉曼散射，以此複合顆粒當作基材，將不同體積濃度的Rhodamine 6G（Rh 6G）染料滴在核殼顆粒上，得知染料(Rhodamine 6G)的濃度已減低至10-6也能展現一定的訊號強度，並可在低能量下作為光觸媒降解Rhodamine 6G，因此此複合顆粒可作為拉曼散射基材，同時增加了回收功能。

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以側向流層析法對HLA-Cw1602基因序列之快速偵測

本研究利用抗體-抗原免疫反應及經修飾配體(ligand)之DNA標的物，進行側向流薄膜試條偵測，並以膠體金顯色進行判讀。研究中於DNA前端引子修飾digoxigenin及後端引子修飾FITC，對與貝賽特氏症有強相關性之HLA-Cw1602雙股DNA做專一性偵測。奈米金抗體複合物在pH= 8.5及抗體濃度為10µg/ml之最適化條件下，可與奈米金粒子達最佳的結合效果。由側向流薄膜試條偵測結果發現，透過將鋪放抗體接金之結合墊置於26℃乾燥箱中進行乾燥，相較於37℃烘箱乾燥法之未純化PCR產物偵測極限由0.1µl(5ng)下降至0.004µl (0.2ng)。實驗中另外對PCR反應專一性進行探討與驗證，證明前後端引子對於結果呈現具專一性；側向流薄膜試條之再現性，使用Intra-assay及Inter-assay得到變異係數分別為2.7-9.8%與9.9-14.9%，可證實薄膜試條間性能差異不大。本研究提出之條碼型側向流試條，利用兩者修飾特殊配體不同，可同時偵測HLA-Cw1602與HLA-B*5801，由獨立性偵測結果，訊號變異係數皆低於11%。由這些結果顯示出側向流薄膜試條於遺傳性疾病之快速診斷有相當大的潛力。

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銅/錫-鈷/鎳與錫-(鐵)-(錳)/銅-(鐵)-(鈷)之界面反應

摘要 本論文探討Sn-Cu-Fe三元相平衡、Sn/Cu-Fe、Sn-(Fe)-(Mn)/Co與Cu/Sn-0.04wt%Co/Ni反應偶之界面反應。實驗結果顯示純Sn與Cu-xwt%Fe (x=1, 3, 5)基材在250oC之界面反應生成相皆為Cu6Sn5相，隨著Fe的添加量提高，Cu6Sn5相之生長速率減慢。根據相平衡實驗，在250oC下，Sn-Cu-Fe三元系統靠近Sn端為liquid(Sn)-FeSn2-Cu6Sn5的三相區，FeSn2相中Cu的最大溶解度為1.6at%；Fe的最大溶解度為7.3at%。 在Sn中添加0.05wt%Fe、0.05wt%Mn與Co基材之250oC界面反應，其生成相為CoSn3相；在銲料中微量添加Fe與Mn元素可以有效的抑制CoSn3厚度。Cu/Sn-0.04wt%Co/Ni反應偶之180oC界面反應結果顯示，在Cu端生成相為Cu3Sn相與Cu6Sn5相；在Ni端生成Ni3Sn4相。對照Cu/Sn/Ni 反應偶，在銲料中添加0.04wt%Co可以阻擋Cu從Cu基材端擴散至Ni基材端。 關鍵字：Sn-Cu-Fe，Sn/Cu-Fe，Sn-(Fe)-(Mn)/Co

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使用甲基三甲基矽烷製備二氧化矽氣凝膠管狀陶瓷薄膜及其於二氧化碳捕捉之用

本研究主要是將具有高機械強度與耐熱性之的陶瓷管膜，以此為基材製作成薄膜的接觸反應器，應用於二氧化碳的採集設備，用來收集燃燒後的二氧化碳。本文中將探討經過甲基三氧甲基矽烷(MTMS)縮孔與疏水化後的管狀陶瓷薄膜，在物性上的改變以及實用性測試，並確認其對二氧化碳的採集效果進行分析。 研究中先讓MTMS氣凝膠成長於氧化鋁(Al2O3)管狀陶瓷薄膜做縮洞與疏水化，並使用溶膠凝膠法將中孔洞的二氧化矽氣凝膠鍵結在陶瓷膜管上，以期望可以提升陶瓷膜管在二氧化碳吸收裝置上的實用性。實驗中疏水性的二氧化矽氣凝膠成長於陶瓷薄膜上，能有效的讓二氧化碳的採集測試不會因為管膜濕潤問題而無法進行測試。 後續為了讓陶瓷薄膜對二氧化碳的採集能夠節省成本與普及化，故針對陶瓷膜作穩定性與耐用性的測試實驗，期望能確認此氣凝膠成長於陶瓷薄膜的技術，能有效的降低二氧化碳採集成本，讓此技術能夠商業化並普及化，進而達到讓大氣中二氧化碳減量的終極目標。