鄧熙聖老師實驗室
特別感謝 葉德夫學長接受採訪
感謝部員 王瑀 吳囷原的協助
(真的辛苦他們了!!!)
感謝部員 王瑀 吳囷原的協助
(真的辛苦他們了!!!)
受訪者：葉德夫學長
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@認識實驗室
一、簡介研究領域及該實驗室
本實驗室研究方向以電化學、光電化學及動力學，並配合固態物理化學
及孔洞材料分析。以此為基礎，本實驗室研究領域共分成四大項：
1. 光觸媒分解水：
將一具有足夠過電位(相對於水)導帶與價帶之半導體放入水中，其反應途徑如下圖所示：(1)照光之下產生電子電洞對；(2)電子電洞傳遞至觸媒表面；(3)表面化學反應。本研究領域主要探討材料特性、光電化學及反應動力學。(圖一)
2. 超級電容器:
一般商用的超級電容器(或稱電化學電容器)都以電雙層電容為主，它是以高表面積的材料作為電極，利用電解質中陰陽離子產生庫侖力吸附於電極表面造成電荷分離的現象，進而形成電雙層來達到儲存電荷的目的。電極材料只提供作為電荷吸附的場所，本身並不會與電解液間發生化學反應。當一電子導體與一離子導體相接觸，電荷分離會於介面的兩邊發生，由於電位改變造成電荷排列而產生電流進而儲存電能。與電池比較，超級電容器具備高輸出功率、高充放電速率，通常為幾秒甚至是數分之一秒內，工作溫度範圍寬，具良好的可逆性，循環壽命可達106次以上。超級電容器與其他儲能元件的電源儲存與轉換能力可由下圖之比功率對比能量關係圖加以說明。(圖二)
3. 鋰離子電池:
鋰離子電池是鋰離子在正負極間進行嵌入嵌出的電化學反應轉換為電能的裝置，其裝置主要有:正極、隔離膜(separator)和負極。本團隊以膠態電解質(gel electrolyte)取代隔離膜，並探討鋰離子於膠態電解質中的傳遞機制。(圖三)
4. 染料敏化太陽能電池:
以發展第三代太陽能電池為主軸，主要研究方向為：（1）發展高純度光電極：TiO2 nanoparticle ；（2）搭配不同dye sensitizer(敏化劑）：CuInS2-QDs；(3)使用電泳法製備出高轉換效率背照式染料敏化太陽能電池；（4）以及開發各種不同型態（膠態、固態)的染料敏化太陽能電池。(圖四)
二、選擇該研究領域的原因及初衷
十八世紀第一次工業革命發明的蒸汽機是藉著燃燒煤礦產生的熱能作為動力的來源，而到了十九世紀中人們發現更有效開採石油的方法並且以此做為主要能源之後，人類的文明與技術也因此大幅躍進。然而我們也因而對於石油已經處於過度依賴的狀態，幾乎所有的產業活動都已經跟石油拖不了關係。近年來因為水型鑽井技術的突破造成油頁岩氣成為石油危機的緩衝解決方案，但是其造成的溫室效應對於全球氣候異常卻沒有得到改善，因此我們極力想要發展一種全新概念的能源，這種能源除了可以做為動力來源之外，它也必須符合環保需求，如此才能在滿足能源需求的同時，兼顧生態環境的維護並且永續發展。1967年日本學者意外發現了一種材料可以藉由照射紫外光將水分解成氫氣和氧氣，而氫氣可以做為燃料電池的燃料，並且在使用過後僅產生無汙染的水，如此令人振奮的發現被發表在Nature期刊之後掀起了全球對於光觸媒分解水的熱潮，光觸媒分解水也因此是我們實驗研究重點之一，研發出最高效能並且解決能源問題的材料是我們堅持不懈的初衷!
三、 老師指導及督促方法為何
指導教授對於研究的熱忱只能用偉大的愛來形容，老師本身可以說除了基本的用餐與睡眠時間之外，基本上都會待在辦公室做研究，老師以身作則的態度會感化學生們，因此學生也會在佩服景仰老師的同時督促自己要向老師學習，要求自己比別人更努力更用心；另外實驗室師生每星期都會開會，這樣的頻率除了可以讓學生有足夠的時間完成實驗進度之外，更可以激勵每位學生自我要求，規劃管理好時間並且能夠時常與老師意見交流與探討，如此一來便可以達到良性監督的效果。
四、 研究生的生活作息及重心
為了讓每天的精神飽滿，必須培養早睡早起的習慣。利用課堂以外的時間進行實驗，利用晚上進行運動，像是健身房或是慢跑等。研究所課程已有大學課程作為基礎，因此將碩士班的重心放在研究上。
五、 念研究所具備的心態與專業技能
必須對自己的實驗負責。實驗室的資源很多，能有何種成果端看自己如何妥善應用。期望能在研究所培養創新研發的精神，勇於嘗試並減少失誤。語文能力以及團隊合作為研究所需學習的專業技能。
@專題和研究所的相關性
1. 專題生和研究生的差別
專題生還在學習狀態，實驗方向及想法幾乎都來自於實驗室學長姐們的協助；研究生則進階為可以獨自思考實驗方向及提出關於研究遇到難題時的解決辦法。
2. 大學作專題對於讀研究所的幫助及效益為何?
大學作專題時，可以先學習如何大量搜尋研究相關文獻和培養獨立思考的能力、安排實驗過程、提升遇到研究危機時的處理態度。
@大學和研究所的連結
1. 大學生和研究生學習上最大的差別
大學之所學在廣，其內容為化工之基本，目的在於了解化工本質，其學習大多為被動。而研究所之學習，重點在深，選課方面多以自身研究主題作考量。因研究主題多半新穎，研究生須主動找尋資源以同步最新的研究趨勢。
2. 給大學部學弟妹之建議
透過大學的學習你們已了解到化工的基礎知識，相信各位對於畢業後的未來亦有所打算。研究所是一個能培養團隊合作以及獨立思考的搖籃，作研究同時也是任何產業發展之基本。如果你喜歡觀察以及分析數據，歡迎你踏入研究所的殿堂。
一、簡介研究領域及該實驗室
本實驗室研究方向以電化學、光電化學及動力學，並配合固態物理化學
及孔洞材料分析。以此為基礎，本實驗室研究領域共分成四大項：
1. 光觸媒分解水：
將一具有足夠過電位(相對於水)導帶與價帶之半導體放入水中，其反應途徑如下圖所示：(1)照光之下產生電子電洞對；(2)電子電洞傳遞至觸媒表面；(3)表面化學反應。本研究領域主要探討材料特性、光電化學及反應動力學。(圖一)
2. 超級電容器:
一般商用的超級電容器(或稱電化學電容器)都以電雙層電容為主，它是以高表面積的材料作為電極，利用電解質中陰陽離子產生庫侖力吸附於電極表面造成電荷分離的現象，進而形成電雙層來達到儲存電荷的目的。電極材料只提供作為電荷吸附的場所，本身並不會與電解液間發生化學反應。當一電子導體與一離子導體相接觸，電荷分離會於介面的兩邊發生，由於電位改變造成電荷排列而產生電流進而儲存電能。與電池比較，超級電容器具備高輸出功率、高充放電速率，通常為幾秒甚至是數分之一秒內，工作溫度範圍寬，具良好的可逆性，循環壽命可達106次以上。超級電容器與其他儲能元件的電源儲存與轉換能力可由下圖之比功率對比能量關係圖加以說明。(圖二)
3. 鋰離子電池:
鋰離子電池是鋰離子在正負極間進行嵌入嵌出的電化學反應轉換為電能的裝置，其裝置主要有:正極、隔離膜(separator)和負極。本團隊以膠態電解質(gel electrolyte)取代隔離膜，並探討鋰離子於膠態電解質中的傳遞機制。(圖三)
4. 染料敏化太陽能電池:
以發展第三代太陽能電池為主軸，主要研究方向為：（1）發展高純度光電極：TiO2 nanoparticle ；（2）搭配不同dye sensitizer(敏化劑）：CuInS2-QDs；(3)使用電泳法製備出高轉換效率背照式染料敏化太陽能電池；（4）以及開發各種不同型態（膠態、固態)的染料敏化太陽能電池。(圖四)
二、選擇該研究領域的原因及初衷
十八世紀第一次工業革命發明的蒸汽機是藉著燃燒煤礦產生的熱能作為動力的來源，而到了十九世紀中人們發現更有效開採石油的方法並且以此做為主要能源之後，人類的文明與技術也因此大幅躍進。然而我們也因而對於石油已經處於過度依賴的狀態，幾乎所有的產業活動都已經跟石油拖不了關係。近年來因為水型鑽井技術的突破造成油頁岩氣成為石油危機的緩衝解決方案，但是其造成的溫室效應對於全球氣候異常卻沒有得到改善，因此我們極力想要發展一種全新概念的能源，這種能源除了可以做為動力來源之外，它也必須符合環保需求，如此才能在滿足能源需求的同時，兼顧生態環境的維護並且永續發展。1967年日本學者意外發現了一種材料可以藉由照射紫外光將水分解成氫氣和氧氣，而氫氣可以做為燃料電池的燃料，並且在使用過後僅產生無汙染的水，如此令人振奮的發現被發表在Nature期刊之後掀起了全球對於光觸媒分解水的熱潮，光觸媒分解水也因此是我們實驗研究重點之一，研發出最高效能並且解決能源問題的材料是我們堅持不懈的初衷!
三、 老師指導及督促方法為何
指導教授對於研究的熱忱只能用偉大的愛來形容，老師本身可以說除了基本的用餐與睡眠時間之外，基本上都會待在辦公室做研究，老師以身作則的態度會感化學生們，因此學生也會在佩服景仰老師的同時督促自己要向老師學習，要求自己比別人更努力更用心；另外實驗室師生每星期都會開會，這樣的頻率除了可以讓學生有足夠的時間完成實驗進度之外，更可以激勵每位學生自我要求，規劃管理好時間並且能夠時常與老師意見交流與探討，如此一來便可以達到良性監督的效果。
四、 研究生的生活作息及重心
為了讓每天的精神飽滿，必須培養早睡早起的習慣。利用課堂以外的時間進行實驗，利用晚上進行運動，像是健身房或是慢跑等。研究所課程已有大學課程作為基礎，因此將碩士班的重心放在研究上。
五、 念研究所具備的心態與專業技能
必須對自己的實驗負責。實驗室的資源很多，能有何種成果端看自己如何妥善應用。期望能在研究所培養創新研發的精神，勇於嘗試並減少失誤。語文能力以及團隊合作為研究所需學習的專業技能。
@專題和研究所的相關性
1. 專題生和研究生的差別
專題生還在學習狀態，實驗方向及想法幾乎都來自於實驗室學長姐們的協助；研究生則進階為可以獨自思考實驗方向及提出關於研究遇到難題時的解決辦法。
2. 大學作專題對於讀研究所的幫助及效益為何?
大學作專題時，可以先學習如何大量搜尋研究相關文獻和培養獨立思考的能力、安排實驗過程、提升遇到研究危機時的處理態度。
@大學和研究所的連結
1. 大學生和研究生學習上最大的差別
大學之所學在廣，其內容為化工之基本，目的在於了解化工本質，其學習大多為被動。而研究所之學習，重點在深，選課方面多以自身研究主題作考量。因研究主題多半新穎，研究生須主動找尋資源以同步最新的研究趨勢。
2. 給大學部學弟妹之建議
透過大學的學習你們已了解到化工的基礎知識，相信各位對於畢業後的未來亦有所打算。研究所是一個能培養團隊合作以及獨立思考的搖籃，作研究同時也是任何產業發展之基本。如果你喜歡觀察以及分析數據，歡迎你踏入研究所的殿堂。
