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Fe2P/聚苯胺衍生碳的可控制备及其氧还原电催化性能

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Fe2P/聚苯胺衍生碳的可控制备及其氧还原电催化性能

作者：袁远亮江西理工大学

学位级别：硕士

氧还原反应(ORR)是燃料电池、金属-空气电池等能量存储与转换装置中的重要反应。由于涉及四个电子的转移,动力学缓慢,ORR是决定上述装置能量转换效率的关键环节。目前,商业化的燃料电池和金属-空气电池广泛采用Pt/C为ORR电催化剂。然而... 详细信息

氧还原反应(ORR)是燃料电池、金属-空气电池等能量存储与转换装置中的重要反应。由于涉及四个电子的转移,动力学缓慢,ORR是决定上述装置能量转换效率的关键环节。目前,商业化的燃料电池和金属-空气电池广泛采用Pt/C为ORR电催化剂。然而,Pt储量少、价格昂贵,开发非贵金属ORR电催化剂是降低燃料电池、金属-空气电池成本,推动其大规模应用的关键。过渡金属磷化物/碳复合材料ORR电催化性能良好,具有替代商业Pt/C的潜力。为进一步提升过渡金属磷化物/碳复合材料的性能,本论文采用微乳液苯胺聚合-水热掺杂-高温热解的方法,先后制备了FeP/N-P共掺杂碳球(FeP/NPCs)、FeP/N-P共掺杂碳纳米管(FeP/NPCt)和FeP/N-P-B共掺杂碳纳米管(FeP/NPBCt),研究了上述FeP/聚苯胺衍生碳复合材料的理化性能、ORR电催化性能及其在锌-空气电池的应用,揭示了FeP物相、聚苯胺衍生碳微观结构、碳基体B掺杂对FeP/聚苯胺衍生碳复合材料的ORR电催化性能的影响规律,建立了FeP/聚苯胺衍生碳复合材料的可控制备方法。本论文得到的主要结论如下:(1)在苯胺微乳液聚合过程中F127和TMB通过自组装形成胶束,为苯胺聚合提供软模板,制备了粒径～320 nm的聚苯胺纳米球(PANI-NS)。采用Fe Cl和柠檬酸溶液对PANI-NS进行水热处理,经高温热解获得FeP/NPCs。调控水热处理过程中Fe/P摩尔比可获得不同物相的FeP。当Fe/P<0.1,FeP主要为Fe P,随着Fe/P增大,FeP向FeP和FeP转变。其中,FeP/NPCs在0.1 M KOH溶液中表现出最优异的ORR电催化活性,半波电位(E)为0.820 V(***),起始电位(E)达0.953 V,极限扩散电流密度(j)达5.58 m A cm。以FeP/NPCs为空气阴极的锌-空气电池开路电压达1.449 V,最大功率密度为128.38 m W cm,比容量为691.0m Ah g,能量密度达861.8 Wh kg,各项性能指标均优于采用商业Pt/C空气阴极的锌-空气电池。(2)为提高FeP的利用率,提出将FeP负载在具有更大比表面积的碳纳米管上。通过调节F127、TMB和苯胺含量及聚合时间,制备了聚苯胺纳米管(PANI-NT),经Fe Cl-柠檬酸溶液水热掺杂和高温热解获得FeP/NPCt。FeP/NPCt比表面积达987m g,远高于FeP/NPCs(523 m g)。在0.1 M KOH溶液中,FeP/NPCt的E为0.812 V,与FeP/NPCs相当,E和j分别为1.029 V和6.79 m A cm,远高于FeP/NPCs。以FeP/NPCt为空气阴极的锌-空气电池最大功率密度达175.48 m W cm、比容量为744.1 m Ah g、能量密度达884.8 Wh kg,各项性能指标均优于采用FeP/NPCs空气阴极的锌-空气电池。(3)为调控聚苯胺衍生碳纳米管电子结构,改善FeP/聚苯胺衍生碳复合材料ORR电催化性能,提出在水热处理过程中将B引入碳基体。采用Fe Cl和硼酸溶液对PANI-NT进行水热处理,经高温热解获得FeP/NPBCt。在0.1 M KOH溶液中,FeP/NPBCt的E和j分别为1.019 V和5.97 m A cm,略低于FeP/NPCt。然而,相较FeP/NPCt,B掺杂使E明显正移至0.830 V。以FeP/NPBCt为空气阴极的锌-空气电池最大功率密度达191.66 m W cm、比容量为801.7 m Ah g、能量密度为946.9 Wh kg ,各项性能指标均优于采用FeP/NPCt空气阴极的锌-空气电池。

关键词：氧还原微乳液聚苯胺磷化铁锌-空气电池

以农兴工　以工促农──四川省宁南县发展县域经济的调查与思考

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西南民族大学学报（人文社会科学版） 1996年第4期17卷 41-44页

作者：张立辉袁远亮

地处川西南边陲的宁南县围绕农业办工业，办好工业促农业，以开放促开发，以开发促发展，走出了一条“以农兴工、以工促农”的发展县域经济的成功路子。

关键词：县域经济开发农业工业

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等高固氮植物篱脐橙园综合效益分析

中国生态农业学报 2001年第4期9卷 76-78页

作者：袁远亮孙辉唐亚四川省宁南县科学技术局宁南615400 中国科学院成都生物研究所成都610041

对四川省宁南山地实施等高植物篱技术措施试验表明,在约15°～38°坡耕地上每隔4～6m沿等高线建立固N植物篱且在植物篱中套种桑树养蚕,耕作带上培植脐橙且脐橙中套种西瓜和蔬菜等经济作物,发展畜牧业,可建立稳定的坡地农业生态系统;综... 详细信息

对四川省宁南山地实施等高植物篱技术措施试验表明,在约15°～38°坡耕地上每隔4～6m沿等高线建立固N植物篱且在植物篱中套种桑树养蚕,耕作带上培植脐橙且脐橙中套种西瓜和蔬菜等经济作物,发展畜牧业,可建立稳定的坡地农业生态系统;综合效益显著,等高固N植物篱脐橙园第4年试果,4年投入6233元,收入2.9706万元,净收益2.3483万元,投入产出比为1:4.77。对照脐橙园4年投入44万元,收入144万元,净收益10O万元,投入产出比为1:3.27。与对照相比,植物篱脐橙园系统的生物多样性提高,化肥、农药对水果的污染程度降低,脐橙品质较好。等高固N植物篱脐橙园为贫困山区发展绿色农业、实现资源可持续利用和环境保护提供了有效途径。

关键词：脐橙园坡耕地效益评价综合效益等高固氮植物篱

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新形势下多民族地区的县级科技工作

农业科技管理 1994年第12期 37-38页

作者：袁远亮杜开杰宁南县科委

新形势下多民族地区的县级科技工作袁远亮，杜开杰（宁南县科委四川·宁南６１５４００）少数民族地区要从根本上改变经济滞后、科技不发达的现实，必须立足于民族地区实际，研究本地优势和科技工作面临的新问题。近些年来，我县科技工... 详细信息

新形势下多民族地区的县级科技工作袁远亮，杜开杰（宁南县科委四川·宁南６１５４００）少数民族地区要从根本上改变经济滞后、科技不发达的现实，必须立足于民族地区实际，研究本地优势和科技工作面临的新问题。近些年来，我县科技工作作了以下尝试并取得一定成效。一、...

关键词：宁南县民族权利主体新形势下

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金沙江干热河谷区黑荆树引种研究

中国生态农业学报 2002年第4期10卷 99-100页

作者：袁远亮孙辉唐亚四川省宁南县科学技术局宁南615400 中国科学院成都生物研究所成都610041

在金沙江干热河谷地区引种黑荆树试验表明,黑荆树适应该区气候和土壤条件,生长良好;而在海拔1200m、1400m和2200m高度坡耕地与荒地生长的黑荆树状况不同,其地径、株高和冠幅存在显著差异,黑荆树在低海拔比高海拔生长良好,在坡耕地比荒... 详细信息

在金沙江干热河谷地区引种黑荆树试验表明,黑荆树适应该区气候和土壤条件,生长良好;而在海拔1200m、1400m和2200m高度坡耕地与荒地生长的黑荆树状况不同,其地径、株高和冠幅存在显著差异,黑荆树在低海拔比高海拔生长良好,在坡耕地比荒地生长良好,表明海拔高度和立地条件对黑荆树生长影响很大,黑荆树作为金沙江干热河谷地区造林和水土保持的先锋树种,其应用前景广阔。

关键词：金沙江干热河谷区黑荆树引种适应性

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