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ZnTPyP 自組裝超分子奈米結構應用於醋酸氣體感測
(2024) 黃聖樺; Huang, Sheng-Hua
本研究利用界面活性劑溴化十六烷基三甲銨 (CTAB) 促使四吡啶基鋅卟啉 (ZnTPyP) 發生自組裝合成超分子奈米結構。接著我們比較了 ZnTPyP 微米晶體 (ZnTPyP micro crystal) 與奈米結構 (Nano material) 之氣體反應差異，並將其應用於醋酸氣體感測。ZnTPyP 之微米晶體與奈米結構皆能以穩定的形式存在溶液中，並透過 UV-Vis、SEM、TEM 及 XRD 確認結構的生成，在本實驗中將溶液滴覆於黃金指叉電極上，待其乾燥後再固定於 IC 底座上，並連接 LCR Meter 進行不同氣體之電抗測量。本研究對 15 種揮發性有機氣體進行電抗之量測，其中發現在二甲基甲醯胺 (Dimethylformamide, DMF) 及醋酸 (Acetic acid, AcOH) 具有良好的選擇性，而對其他氣體之反應較不明顯，並且在低濃度區擁有顯著的線性趨勢 (R2＞0.99)，以及良好的再現性和穩定性，透過計算後奈米結構對於醋酸的偵測下限可達 14 ppm。比較材料之反應訊號圖可以看出奈米結構的反應性優於 ZnTPyP 微米晶體，因利用界面活性劑使材料達到奈米化，使氣體易脫附於材料，因此，反應更加穩定，進而達到更低的偵測下限及穩定性。
人體揮發性有機物及飲食導致呼氣丙酮變化之研究
(2020) 李宜庭
人體的代謝物一定程度上的反應了人體的生體狀態，而近幾年來，越來越來多學者在人體的揮發性有機化合物(VOCs)上進行了研究，其中，呼出氣體的分析為大宗。由於它的非侵入性和方便採樣的特點，使它具有在不同領域下運用的潛能。本論文主要是研究並排除外界的干擾，開發人體VOCs的採樣方式，並利用自行組裝的前濃縮系統進行分析物的收集，以氣相層析質譜儀來進行分析。本研究鑑定出50種以上在人體呼出氣體中的化合物，同時配合環境的檢測，比對呼出氣體和環境氣體的相關性。發現呼出氣體中烯類、醇類、酮類和含硫化合物較環境濃度高，而其中含硫類化合物主要來自飲食。而烷類、醛類、酯類、含苯化合物則是環境中含量較高。而在手心皮膚表面能夠偵測出15種左右的的化合物。另外，利用實驗室之前開發的微氣相層析儀能夠快速簡便的達成特定化合物的連續分析，在本研究中用來檢測不同飲食對人體呼氣丙酮濃度隨時間變化的趨勢，對五位健康的受試者進行測試，發現呼出丙酮的濃度會隨著攝取的食物而發生改變，它能一定程度上的反應人體的代謝狀態。
介電質空氣光譜-微小化氣相層析偵測器
(2016) 吳韋霆; Wu, Wei-Ting
本研究成功研發微小化介電質放電電漿裝置，並應用於氣體偵測，此電漿氣體偵測器的內電極為不鏽鋼毛細管，外電極則為銅線，並利用玻璃管同時做為氣體通道以及介電質製作而成。在兩端電極連接高壓產生器，施加電壓8~10 kVp-p、頻率63 kHz正弦波形的交流電源，可在常壓環境下形成穩定的電漿，本裝置的電漿放電體積約為1100 nL。本研究以空氣做為載流氣體進行測試，可以成功產生電漿並實際用於偵測有機化合物，當有機揮發性氣體通過電漿區域時，有機物會增強空氣電漿的放光強度，以光譜儀偵測發射光譜在380 ± 2 nm區間的光譜變化，會有明顯的光譜訊號產生。本研究也進一步探討流速、電壓、採樣袋氣體與訊號反應之間的關係，空氣電漿對於烷類、醇類、酮類、酯類、芳香族及鹵化物等各種官能基的有機氣體通過時，皆可在光譜儀上看到類似的訊號反應，而且反應性訊號會隨著有機氣體碳鏈長度的增加而增強發射光譜的訊號強度。本研究的實驗裝置偵測極限對propanol可達到1.57 ng，此裝置具備微小化、價格低廉、不耗損電極、可使用空氣做為載流氣體與高靈敏度等優點。
以化學表面修飾法增強局部表面電漿共振感測器對氣體之反應
(2015) 邱瑋懿; Chiu, Wei-I
本研究主要針對在奈米金薄膜外修飾其他物質，利用局部表面電漿共振(localized surface plasmon resonance : LSPR)原理來觀察其對感測器之改善，實驗分成三個部分，第一部分，以奈米碳管與奈米金之間形成多層結構，隨著層數提高，感測器所需要之玻璃片數也大幅減少，且提高了對氣體感測的靈敏度，增加了在LSPR感測器構型上更豐富的多變性。第二部分，以離子溶液塗佈於奈米金薄膜外，利用離子溶液本身良好的穩定性，以及對有機氣體的吸附能力，提高了對非極性氣體分子的感測能力，也提高了對氣體的感測訊號值。第三部分，以吸水性高分子與不同鹽類混和，製作濕度感測器，隨著鹽類本身具有不同的吸水性質，提高了感測器在不同濕度的靈敏度，最後將多種鹽類混和，達到製成感測範圍較廣的濕度感測器。
以微型空氣電弧放射光譜研製氣相層析儀偵測器
(2023) 陳平; CHEN, PING
本研究製作一空氣電弧氣體偵測器並實際應用於氣相層析儀進行揮發性有機氣體偵測。利用石英管與市售不銹鋼針頭製作簡易電弧裝置，將電極連接高壓產生器，施加正弦波形高壓交流電激發空氣產生電弧。以空氣作為氣相層析儀載流氣體，當待測物通過電弧時，有機物會減弱電弧放光強度，並利用光譜儀分析空氣電弧放射光譜。進一步進行光譜儀參數、載流氣體流速、電場梯度等條件最佳化。於最佳化條件下此空氣電弧氣體偵測器有良好之再現性，對12種有機氣體進行量測均有良好的線性關係（R2＞0.997）。透過不同官能基反應性比較，推測本研究製作之偵測器對於含氧類及芳香族化合物反應性較高。除有機樣品偵測外也將此偵測器應用於無機氣體量測。另與可攜式微型氣相層析儀之光游離偵測器進行比較，相較光游離偵測器本研究製作之空氣電弧氣體偵測器可偵測較高游離能之化合物。本研究製作之空氣電弧氣體偵測器具有裝置微小、成本低廉、再現性高及高靈敏度之優點，偵測下限可達到210 pg，並使用價格低廉之空氣作為載流氣體，期許未來能應用於微型氣相層析儀。
以雲端同步雙層析儀進行揮發性有機氣體污染之連續分析田野調查與數據統計方法研究
(2017) 黃淑欣; Ng, Shu-Xin
本研究以雲端同步應用兩台微型氣相層析儀（µGC）即時連續分析 16 天觀音樹林國小的揮發性有機化合物濃度，結合氣象資訊探討樹林國小受觀音工業區污染的狀況，並採用不同統計方法及污染源計算方法找出可能污染來源方向。所定量的化合物包含丙酮、乙酸甲酯、丁酮、正己烷、苯、甲苯和二甲苯，濃度都在個位數到百位數 ppb 範圍。丙酮、乙酸甲酯和丁酮在 µGC-1 的濃度比 µGC-2 高，表示 µGC-1 比較靠近丙酮、乙酸甲酯和丁酮的排放來源；正己烷、苯、甲苯、二甲苯的濃度是 µGC-2高於 µGC-1，表示 µGC-2 比較靠近正己烷、苯、甲苯、二甲苯的排放來源。眾多氣象資訊裡以風向為主要影響化合物濃度的氣象因素，兩台 µGC 的丁酮、正己烷、苯和甲苯主要源自於西南方，二甲苯主要源自於西北方，兩台 µGC 的丙酮和乙酸甲酯的主要來源都不同。本研究嘗試從不同的統計方法探討各化合物和各風向的污染狀況，方法包含相關性分析、集群分析以及主成份分析。在相關性分析裡，兩台 µGC 的丙酮和乙酸甲酯都呈低度相關；兩台 µGC 的丁酮、正己烷、苯和二甲苯呈中度相關；兩台 µGC 的二甲苯呈高度相關。至於集群分析，兩台 µGC 將化合物分為三群，分別為乙酸甲酯一群、二甲苯一群以及丙酮、丁酮、正己烷、苯和甲苯一群。兩台 µGC 的化合物在主成份分析的結果稍微不同，從化合物的成分矩陣得知，兩台 µGC 的乙酸甲酯有來自西南風和西北風的貢獻；丁酮、正己烷、苯和甲苯主要由西南風貢獻；二甲苯主要來自西北風的貢獻；µGC-1 的丙酮來自西南風的貢獻較高，µGC-2 的丙酮貢獻則跟西南風的貢獻較低。除了統計，本研究亦採用污染源機率分佈方法計算各化合物的高污染源機率方向，丙酮、乙酸甲酯、丁酮、正己烷、苯和甲苯在西南和東南方都有污染源機率，只是西南方的機率較高，而且每個化合物高機率的角度有所不同；二甲苯的污染最高機率來源是西北方。從以上結果知道，本研究方法得以在短時間內得到大量數據作統計分析以及計算污染源機率分佈得到不同化合物和風向的關係，這些結果可作為後續空污管理的參考。
兩性共聚物: 合成與應用
(2022) 劉幸怡; Liu, Xin-Yi
本論文研究分為三個主體,這三個主題分別為共聚物分散劑合成應用於氧化石墨烯與環氧樹脂複合材料熱傳性、兩性離子分散劑的合成及應用於砂漿中氧化石墨烯的分散、兩性離子水膠/矽藻土複合材料的合成及應用於砂漿中。第一個主題為合成一種共聚物Poly (GMA-co-Eu)，選用甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)和烯丙基甲氧基苯酚(Eugenol)為單體，偶氮二異丁腈(AIBN)為起始劑，經自由基反應利用不同單體比例和起始劑濃度聚合成共聚物分散劑P(GMA/Eu)。經由FTIR及NMR光譜分析確認其化學結構。利用Hummers法將石墨烯氧化成氧化石墨烯，並經由FTIR和RAMAN光譜確認。接著探討溶劑、共聚物添加量等對於氧化石墨烯/環氧樹脂(GO/Epoxy)複合材料的熱傳性影響影響。利用SEM觀察氧化石墨烯在環氧樹脂裡的分散性。比較添加不同PGE和PVP,TX100對於氧化石墨烯/環氧樹脂複合材料的熱傳性。實驗結果顯示利用Hummers法將石墨烯氧化成氧化石墨烯，並經由FTIR和Raman光譜確認。在合成的5個PGE中，以PGE3 (GMA/Eu=2, Mn=6.7×103)對GO的分散效果最好。在含6% PGE、10wt% GOA的GO/Epoxy複合材料K值為3.32 W/mK，相較於沒有添加分散劑含10wt% GOA的複合材料K值(=2.62 W/mK)提升了26%；在含6% PGE、20wt% GOA的GO/Epoxy複合材料K值為5.02 W/mK，相較於沒有添加分散劑含20wt% GOA的複合材料K值(=2.93 W/mK)提升了71%。添加PVP和TX100，也能促進GO的分散而提升所得GO/Epoxy複合材料的K值。添加相同劑量的5個PGE PGE所得的複合材料的K值都高於添加PVP者，顯示PGE對GO的分散效果優於PVP。第二個主題為合成一種兩性離子型羧酸型共聚物:丙烯醯胺-(1-(4-(3-((羧甲基)二甲基氨基)丙基氨基)-4-氧代丁-2-烯酸二鈉)) Poly(AM-co-CDP) (PAC)，首先使用馬來酸酐和N,N-二甲基-1，3-丙二胺，及氯醋酸鈉反應得到單體1-(4-(3-((羧甲基)二甲基氨基)丙基氨基)-4-氧代丁-2-烯酸二鈉)(CDP)，硫酸銨(APS)為起始劑，與丙烯醯胺(AM)經由自由基聚合反應合成得到兩性離子型共聚物Poly(AM-co-CDP)。使用FTIR和1H-NMR光譜鑑定其結構，利用GPC測定其分子量，將PAC加入含氧化石墨烯的人工孔隙溶液中，透過沉降體積、粒徑分布、界達電位與黏度實驗，探討PAC對於人工孔隙溶液中GO的分散效果。將PAC/GO添加在水泥砂漿中，測試砂漿試體的抗壓強度與抗彎強度並與商用氧化石墨烯GOB和商用分散劑PC比較。實驗結果顯示: 經由沉降體積、粒徑分布、界達電位和黏度實驗觀察，隨著PAC添加量的增加，GO人工孔隙溶液的黏度漸減，溶液中GO沉降速率減緩、GO粒徑變小、GO界達電位的負值變大，顯示此共聚物確實能促進GO的分散。在合成的PAC中以PAC23(AM/CDP=4, Mn=2.1×104)的表現最佳。相較於商用型羧酸分散劑PC，PAC有更佳的GO分散效果。隨著PAC添加量的增加，含GO的砂漿抗壓/抗彎強度亦增。添加10wt% PAC23、0.05 wt% GOA的28天齡期砂漿試體，有最大的抗壓和抗彎強度、分別為37.2 MPa和7.5 MPa，比未添加氧化石墨烯或分散劑的對照組試體提升了32.3%和111%。相較於PC，PAC更能提升砂漿的機械性質。在合成的數種PAC中以PAC23(AM/CDP=4, Mn=2.1×104)的表現最佳。第三個主題為製備兩種兩性離子型的吸水性水膠，使用丙烯醯胺、disodium 1-(4-(3-((carboxylatomethyl)dimethylammonio) propylamino)-4-oxobut-2-enoate)( 1-（4-（3-（（（羧甲基）二甲基銨）丙基氨基）-4-氧代丁-2-烯酸酯）二鈉）) (CDP)和矽藻土為單體，製備PAC和PACD兩種兩性離子型的吸水性水膠，使用FTIR作結構鑑定，探討單體比例、起始劑或交聯劑劑量和矽藻土含量對於水膠在各種水溶液下吸水率的影響。實驗評估將PACD複合水膠加到水泥砂漿中，作為自養護劑是否合宜，探討水膠和矽藻土量，對於水泥漿中對於水泥砂漿壓強度、內部濕度、乾縮量的影響。實驗結果顯示，PACD複合水膠，當AM/CDP= 4,APS=0.5 mle%,MBA=0.5 mole%,矽藻土15 wt%時的反應條件下，在純水中和孔隙溶液中的最大吸水率分別為362.4 g/g和115.4 g/g。添加矽藻土水膠的砂漿試體的內部濕度高於未添加矽藻土水膠的砂漿試體，後者則高於未添加水膠的砂漿試體。砂漿試體的內部濕度隨著添加的PACD水膠所含DE比例增加呈現先上升、達最大值後再下降的趨勢，其中以添加15 wt%DE的PACD3水膠的砂漿試體內部濕度為最高，其內部濕度到第22天方開始從100%往下降，到第28天的內部濕度仍有78.6%。添加矽藻土的砂漿試體的抗壓強度高於未添加矽藻土的砂漿試體，後者則高於未添加水膠的砂漿試體。砂漿試體的抗壓強度隨著添加的PACD複合水膠所含DE比例增加呈現先上升、達最大值後再下降的趨勢，其中以添加15 wt%DE的PACD3水膠的MD23砂漿試體抗壓強度為最高，在28天齡期的抗壓強度為39.8MPa，比未添加矽藻土的的PAC水膠的試體抗壓強度(34.5 MPa)提升了15%；比無添加水膠的試體抗壓強度(33.1 MPa)提升了20%。添加矽藻土的砂漿試體的乾縮量低於未添加矽藻土的砂漿試體，後者則低於未添加水膠的砂漿試體。砂漿試體的乾縮量隨著添加的PACD水膠所含DE比例增加呈現先下降、達最低值後再上升的趨勢，其中以添加15 wt%DE的PACD3水膠的砂漿試體乾縮量為最低。
兩性共聚物：合成以及對水泥砂漿中氧化石墨烯分散性之影響
(2022) 郭景隆; Guo, Jing-Long
本篇論文的研究主要為合成出一種羧酸系兩性離子型共聚物PD (單(5-氨基-2-(1-(2-((羧甲基)二甲基氨基)乙氧基)-1-氧代丙烷-2-基)-4-甲基-5-氧代戊酸酯)二鈉)，用來改善氧化石墨烯在水泥砂漿中的分散，提升試體的抗壓強度。實驗過程中使用馬來酸酐和DMEA(N,N-二甲基乙醇胺)合成DME(二甲基胺乙基氧羰基丙烯酸)，然後再與氯丁酸鈉鹽反應得到單體DCA(N,N-二甲基((羧酸)丙烯醯氧基乙基)乙酸鈉)，最後使用過硫酸銨為起始劑，與不同比例的丙烯醯胺(AM)經由自由基聚合反應合成得到共聚物PD，經由FTIR和1H-NMR光譜鑑定共聚物的分子結構，並以GPC/SEC測得其分子量。另外，使用modified Hummers法將石墨烯氧化成氧化石墨烯(GO)。將PD加入含GOA的人工孔隙溶液中，透過沉降體積試驗、黏度實驗、粒徑分布與界達電位的測試，探討PD對於GO在人工孔隙溶液中的分散效果。測試結果顯示， GO在人工孔隙溶液中的沉降時間隨著PD之AM/DCA比例的增加，呈現先增後減的趨勢。其中PD在AM/DCA=5時有最長的沉降時間；此外，GO在溶液中的沉降時間隨著PD分子量的上升或添加量的增加，呈現先增後減之趨勢。其中以添加10wt% PD15b時，GO在溶液中的沉降時間為最長，達到45小時，此時溶液的黏度為最低(3.08 mPa‧s)，溶液中GO的D50粒徑為最小、界達電位之負值為最大，分別為127 nm和-25.5 mV，亦即在所合成的共聚物中以PD15b(AM/DCA=5, M̅n=1.8×104)對於氧化石墨烯在孔隙溶液中有最好的分散效果。將PD15b加入含GOA的水泥砂漿中，進行抗壓強度測試，發現添加10wt% PD15b與0.05wt% GOA的砂漿試體，在28天的抗壓強度為34.6 MPa，與未添加GOA、共聚物的控制組相比提升了52.4%。
利用金屬奈米銀局部表面電漿共振檢測水中塑膠微粒之研究
(2024) 陳姿穎; Chen, Tzu-Ying
前濃縮－多維度氣相層析微晶片系統應用於揮發性有機氣體分析之研究
(2015) 陳伊瑄; Chen, Yi-Hsuan
本研究以偵測揮發性有機氣體(VOCs)為主軸，結合前濃縮與多維層析技術，開發出一套分析系統。在採樣及進樣部分使用六向閥自動進樣，利用Carbopack B、Carbopack X及Carboxen 1000三者為吸附劑，製作多階式管狀前濃縮器，利用其吸附劑對分析物進行捕捉，再以加熱脫附的方式提高進入二維層析系統之分析物的濃度。分離管柱利用機電系統製程技術(micro-electro mechanical systems，MEMS)製作微型微層析晶片。DB-1微型微層析晶片(3 m)做第一維晶片，先對分析物做初步分離，第二維晶片有兩種分析模式，使用四向閥控制樣品流向，分析低沸點化合物時採用碳分子篩微層析晶片(1 m)，做μGC - μGC層析；分析中高沸點化合物時使用多管柱微層析晶片(OV-210、OV-225、OV-330，各1 m)，以三向閥做stop flow二維層析 (μGC × μGC)，利用三靜相的不同選擇性得到三張二維層析圖，可進行交叉比對。利用模擬低濃度進樣系統，分析流道總長度僅4 m，搭配致冷片對微層析晶片進行溫度控制，可以成功的分離沸點 -161℃ ~ 186℃(methane ~ 5-nonanone)的49種含不同官能基的化合物。
前濃縮系統連結氣相層析探討大蒜中硫化物與人體攝取呼氣變化之研究
(2023) 李映璇; Li, Ying-Hsuan
關於植物氣味與人體呼氣中揮發性有機化合物(VOCs)的探討在近年來發展蓬勃，透過層析與質譜儀技術分析其中成分，可辨別植物當中形成特殊氣味來源的化合物，或研究人體代謝途徑及反應，在食品科學或醫學方面應用範圍都十分廣泛。本研究將上述兩者結合，除了研究大蒜氣味成分，也對人體食用大蒜後的呼氣成分變化進行分析。過往的研究在採集大蒜氣味常採用頂空法(headspace)、固相微萃取(SPME)及超臨界流體萃取(SFE)等方法；人體呼氣也有使用以多孔洞樹酯及碳吸附劑所填充的吸附管(sorbent Tubes)採樣。本實驗室採用自製的多階式前縮管(multi-stage preconcentrator)結合六向閥進行採樣及進樣，其優勢在於不需移動裝置，即可採集樣品、進樣至層析儀，以及自行吹拂清掃，操作便利，經耐性測試可反覆加熱超過千次。使用前濃縮系統結合氣相層析-質譜儀(GC-MS)可測得約20種大蒜氣味中的硫化物，食用大蒜後呼氣中亦測得15種來自大蒜的硫化物。此外以微型氣相層析儀(Micro-GC)建立其中兩種氣味主要成分硫化物之校正曲線，以觀察人體食用大蒜後呼氣成分中硫化物衰減趨勢及濃度變化。
危害氣體捕集與化學偵測方法之研究
(2017) 王志嘉; Wang, Chih-Chia
本研究結合氣體捕集與化學偵測之方法，期望能在環境中即時分析揮發性有機氣體 (VOCs)，以增進氣體感測發展與建置具有良好再現性及迅速反應性之感測系統。本研究第一部分的主要工作內容：對於在工廠附近的周界空氣之現場測試結果所建立對於分析低濃度有機胺類混合物的方法。此本次實驗以甲胺等七種常用於工業上的有機胺類作為目標汙染物。使用兩個充滿去離子水的鐵弗龍衝擊瓶作為採集器。所有胺類的回收值是介於93.2% (三甲胺)到103.4% (丙胺)之間。所收集的樣本利用具有電導偵測器的離子層析儀進行分析。我們藉由分別操作兩種不同溫度的管柱(35.0和17.5 °C)將七種有機胺類分開。此方法的偵測極限範圍在0.11 ~ 0.48 ppb之間，對於環境氣味可以有效的控制。我們也研究了樣品準確值、保存時間及其他化合物的干擾。在電子化學廠外圍環境中，現場測試方法偵測到三種低濃度 ppb等級的目標胺類。我們使用相同方法來定量在其他印刷電路板 (PCB)製造工廠內濃度超過100 ppb的三甲胺。這種不用溶劑和花費合理的採樣方法可以有效地分析在環境上的低濃度胺類並適合不論是在工廠製成區或是其外圍等大範圍環境[69]。本研究的第二部分探討滴鍍於石英微量天平的奈米多孔性氧化鋅微球對於有機氣體之感測特性。多孔性微球組成的氧化鋅奈米粒子經由水相合成聚合成為具有微米等級直徑的球體。氧化鋅微球之多孔性結構同時提供氣體吸附之足夠表面積與作為氣體交換的擴散路徑，可逆的反應訊號說明完全無殘留的吸附與脫附作用。聚氯乙烯薄層在氧化鋅與石英微量天平的電極表面之間作為黏著層。本研究進行具有不同官能基的四種揮發性有機化合物測試以顯示在聚氯乙烯與多孔性氧化鋅粉末之間的選擇性區別。為了比較於聚異丁烯與奈米多孔性氧化鋅之間在選擇性方面的差別，我們使用有著不同官能基的五種揮發性有機化合物來測試在石英微量天平上的感測薄膜。此外，奈米多孔性氧化鋅鍍膜感測器的反應時間只有聚異丁烯鍍膜感測器的一半，此結果指出奈米多孔性氧化鋅微球可以作為石英微量天平具選擇性與迅速反應的材料選項之一[70,71]。
可攜式氣相層析儀應用於工業製程及排放物監控之研究
(2022) 蔡孟然; Tsai, Meng-Jan
本研究以實驗室自行開發、組裝的可攜式氣相層析儀，搭配桌上型氣相層析質譜儀，對工業製程排放之揮發性有機物(VOCs)進行分析。工業製程產生的揮發性有機物存在於作業場域環境、排放廢水甚至原料及產品等，必須透過合適的樣品前處理方法進行採樣分析。因此本篇研究將分為三個部分，第一部份，針對工業場所逸散之氣體VOCs使用氣袋配製，挑選工業常見十一種VOCs進行儀器性能測試，當中十種VOCs之偵測下限低於1 ppb；第二部份，為水中揮發性有機物之研究，選擇三種半導體製程常用溶劑，使用吹氣捕捉法進行採樣，並根據理論吹氣曲線之基礎，對水中低溶解度及高溶解度之VOCs使用不同定量方法，並設計活性碳過濾管模擬半導體製程廢水處理；第三部份，針對超吸水聚合物產品進行分析，以頂空法採樣，發現超吸水聚合物在吸水過後，有三種化合物之濃度增加為原始數百甚至數千倍以上，推測是造成異味的主因，綜合上述結果，建立以可攜式氣相層析儀為工具，達成快速連續偵測工業製程及排放物監控之系統。
多功能奈米銀光電性質應用於單一材料複合有機氣體感測陣列之研製
(2021) 林周廷; Lin, Chou-Ting
本實驗分成三個部分進行有機氣體的感測:第一部分是於玻片上修飾奈米銀單層薄膜，比較單層奈米銀薄膜與外圍修飾C12-SH薄膜兩者的感測訊號。二是有機相MPC粒子Ag@C12的合成，作為阻抗式(CR)、局部表面電漿共振 (LSPR)感測。與第一部分不同的是將裝置微小化，利用市售感測器取代光譜儀並搭配設計電路將訊號有效放大，解決使用市售光譜儀的高成本問題。第三部分則以2-mercaptobenzothiazole (MBT) 進行部分取代，合成Ag@C12/MBT，可作為阻抗式、局部表面電漿共振、螢光、質量式複合陣列之氣體感測。過往的研究多以不同MPC材料構成單一感測陣列式，而此論文最大的不同是以單一MPC材料進行四種不同類型的感測。由實驗結果顯示，Ag@C12/MBT對於9種不同有機氣體選擇性均不同，因此可藉由不同感測類型來提升該材料對有機氣體的辨識度。
多孔性陽極氧化鋁場流分離系統應用於奈米粒子之尺寸區分方法研究
(2019) 李冠緯; Lee, Kuan-Wei
在本實驗中，我們以多孔性陽極氧化鋁(anodic aluminum oxide, AAO)發展了一套嶄新的場流分離(Field-Flow Fractionation)裝置。在實驗之前，我們先提出一個捕捉粒子的模型，接著設計一系列的實驗來測試與驗證這個模型。實驗的操作主軸分為兩個面向，即電場場流分離系統與磁場場流分離系統。其一，於電場場流分離系統實驗中，我們發現粒徑(10 nm)小於陽極氧化鋁孔洞的粒子在電場的影響下有被電解的趨勢，但這個現象在粒徑(40 nm)大於陽及氧化鋁孔洞的粒子中並不存在。然而氣泡的生成致使我們無法證明捕捉粒子的模型則為此電場場流分離裝置的致命傷。其二，在磁場場流分離系統實驗中，粒子捕捉的效果在陽極氧化鋁板與未處理的鋁板皆有，但陽極氧化鋁在數量上多於鋁板。接著在粒徑分析實驗中，被捕捉的粒子粒徑一般而言小於未被捕捉粒子的粒徑。雖然這僅是相當初期的研究，但陽極氧化鋁應用於場流分離系統所擁有的粒子大小選擇性，則是首度被驗證。
多點同步低濃度室內氨氣偵測系統與非冷凝式氣體濃縮進樣系統開發
(2019) 馮亭揚; Feng, Ting-Yang
本論文研究共分兩個部分，其一是承接「低濃度室內環境氣體偵測儀器」的開發，對原型機的性能進行改良與提升，經由電路、程式與傳感器電源供應更改為脈衝電流的方式、校正方式更改成單點校正，提升了整體的實用性，能夠穩定的達到4小時的連續量測，配合國立交通大學光電所提供的氨氣傳感器，以師大分部理學院廁所、木柵市場，進行實地的量測與分析，在廁所的部分，得出400 ppb氨濃度為廁所的背景氨濃度，濃度經由使用頻率上升而增加，在晚間8點過後的離峰時段普遍低於400 ppb的水平，市場部份於木柵市場二樓的魚攤區域進行測量，得到普遍氨濃度落在500 ppb到700 ppb之間，且經由單機台多點測量，證實了改良機對於環境濃度的空間變化具有一定的敏感性。此外配合實驗室的GC/MS，架設非冷凝前濃縮系統，藉由填充吸附劑前濃縮管的輔助，能偵測到環境中數百ppt濃度的目標VOCs，提升實驗室內GC/MS的實用性。
奈米氧化鐵薄膜應用於電抗式微小化氣相層析偵測器之研製
(2021) 黃敬賀; Huang, Jing-He
本研究基於奈米氧化鐵特有的磁性性質，將其作為自製偵測器之材料，並分析其電氣參數，研究其在高頻時量測不同種類的揮發性有機氣體VOCs之電抗變化現象。在奈米氧化鐵粒子表面修飾油酸分子，使其能以穩定的膠體溶液形式存在，塗覆在微製程加工之叉指電極上，後經加工組合成氣相層析偵測器，並串接於桌上型氣相層析儀之後，對11種有機氣體進行量測，結果均顯示良好的線性關係(R2>0.99)、靈敏度與再現性。根據實驗結果，本研究之奈米氧化鐵薄膜偵測器對高沸點、高極性的化合物有較佳的感測靈敏度，以anisole為例，其偵測下限甚至能達20 ng之下，並也從研究中發現自製偵測器有利於偵測鹵烷類化合物。此外，將奈米氧化鐵替換成以十六烷硫醇修飾之奈米銀，以相同的製作手法製作偵測器，並與之相互比較，結果顯示奈米氧化鐵的訊號強度相較於奈米銀大上數倍，顯現出奈米氧化鐵之獨特性。
奈米複合材料局部表面電漿共振光纖毛細管偵測器的發展與應用
(2017) 黎育蕙; Li, Yu-Huei
在光纖毛細管（FOCap）內塗佈奈米複合材料，透過局部表面電漿共振（LSPR）量測揮發性有機化合物（VOCs）之含量，並成功串聯氣相層析儀（GC）做為氣相層析偵測器。為了使偵測器能夠應用於微小化氣相層析系統，本研究使用低功率的發光二極體（LED）搭配鎖相放大器（LIA）增強光電二極體之訊號。在FOCap中分別塗佈受中孔洞二氧化矽保護的奈米金粒子複合材料（SiO2@AuNPs）和受碳鏈保護的奈米金粒子於多孔聚合物內（C12-AuNPs@poly(GMA-EDMA)）作為感測材料，使用光譜儀測量LSPR吸收光譜，光譜的變化量足以偵測VOCs且吸脫附時間不會過長，兩種材料皆有當作GC偵測器的潛力。SiO2@AuNPs光纖毛細管偵測器對於常見的VOCs皆有良好的靈敏度，尤其對於極性較高之化合物偵測感度更佳。分析物極性不同，SiO2@AuNPs毛細管偵測器對其吸附作用力亦不相同，因此每個化合物都有不同的偵測下限（LOD），範圍介於2.56-274.4 ng，雖然對極性化合物有良好的偵測下限，但在再現性測試的實驗中發現回收率及再現性表現不如預期。為了使光纖毛細管偵測器能夠應用於微小化GC系統，使用放光範圍落在奈米複合材料LSPR範圍的LED作為光源並以光電二極體擷取訊號。在LED光徑上放置光束斷續器改善雜散光的干擾，搭配LIA以增強光電二極體的訊號，C12-AuNPs@poly(GMA-EDMA)光纖毛細管偵測器在此實驗裝置下有更好的偵測表現，最低的偵測下限為4.2 ng （左旋檸烯），本研究成功開發具低功率、高表現性等優點的微小化GC偵測器。
奈米金-氧化矽多層結構應用於有機氣體光學探針之研製
(2016) 李冠儀; Le, Guan-Yi
本研究發展新型光學探頭式探針感測器，在探針基材上修飾多層奈米金粒子及銀鏡，利用局部表面電漿共振 (Localized Surface Plasmon Resonance；LSPR) 原理測量揮發性有機氣體 (Volatile Organic Compounds；VOCs)。首先以3-氨基丙基三乙氧基矽烷(3-Aminopropyl triethoxysilane；APTMS) 當作玻璃和奈米金粒子的交聯劑，再於玻璃片上自組裝奈米金粒子，最後以四乙氧基矽烷 (Tetraethyl orthosilicate；TEOS) 水解後的產物二氧化矽 (Silicon dioxide；TiO2) 在奈米金粒子上形成薄膜當作隔板，按此順序層層疊加，隨奈米金粒子之層數達五層，其吸收度是單層奈米金粒子的 11倍，降低玻片型感測器所需的片數。本研究使用玻片型感測器量測八種有機氣體，結果展現良好的靈敏度、再現性、線性關係 (R2＞0.99) 且偵測下限 (Limit of detection；LOD) 落在24~392 ppm。不同於玻片型感測器，探頭式探針感測器使用Y型光纖連接光源及光譜儀。實驗結果顯示：探針長度越長、外徑越大光反射效果越好。長度5 cm、外徑2 mm之探頭式探針感測器可達單片五層奈米金粒子 5000~6000 ppm的訊號強度，展現探頭式探針感測器良好的靈敏度。
奈米金表面電漿共振應用於不同微結構之有機氣體感測器研製
(2018) 林珮盈; Lin, Pei-Ying
利用不同基材研究兩種不同微結構的氣體感測器，分別在陽極氧化鋁薄膜與玻璃毛細管內部塗佈奈米金粒子，藉由其表面電漿共振現象，以量測多種不同官能基的揮發性有機化合物。以上兩個氣體感測器皆搭配反射式光纖，藉此縮小感測光徑範圍，只需單一光點即可進行氣體偵測。經熱處理過的奈米金陽極氧化鋁薄膜感測器，所偵測的八種氣體皆呈現良好的線性關係(R2 >0.99)及再現性，偵測下限則尚有進步的空間，範圍為275 ~871 ppm。另外，使用3-胺基丙基三乙氧基矽烷和四乙氧基矽烷，透過自組裝薄膜反應機制將多層奈米金粒子修飾於內徑為0.8 mm的玻璃毛細管內壁，並與氣相層析儀串聯，成功地偵測十六種有機氣體，其結果顯示具有良好再現性、靈敏度及線性關係(R2 >0.99)，對於分子量、極性與折射率越大且沸點越高的化合物有較好的靈敏度，其中m-xylene與cyclohexanone的偵測下限皆小於20 ng。這些局部表面電漿共振感測器，開啟了未來偵測器進一步微小化的可能性。