51311-17-2 / 二維特氟龍—氟化石墨烯

氟化石墨烯作為石墨烯的新型衍生物，既保持了石墨烯高強(qiáng)度的性能，又因氟原子的引入帶來(lái)了表面能降低、疏水性增強(qiáng)及帶隙展寬等新穎的界面和物理化學(xué)性能。同時(shí)，氟化石墨烯耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，表現(xiàn)出類(lèi)似聚四氟乙烯的性質(zhì)，被稱(chēng)之為“二維特氟龍”。

工業(yè)氟化石墨烯

氟含量：53 %-60 %

厚度：5-10 nm

片徑：4-10 μm

應(yīng)用：氟化石墨烯表面能降低、疏水性增強(qiáng)，同時(shí)還具有耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，可以用作隧道障礙或作為高質(zhì)量的絕緣體或屏障材料也可用于發(fā)光二極管和顯示器，在界面、新型納米電子器件、潤(rùn)滑材料、鋰電池、光電探測(cè)器、改性樹(shù)脂材料、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

2004年英國(guó)Manchester 大學(xué)的Geim等在《science》上報(bào)道了單層氟化石墨烯的發(fā)現(xiàn)，拉開(kāi)了氟化石墨烯研究熱潮。

目前氟化石墨烯的研發(fā)尚處于起步階段，氟化石墨烯最初的制備方法是科學(xué)家們使用XeF2 和等離子態(tài)的CF4 和SF6 對(duì)石墨烯直接進(jìn)行氟化。隨后，新的合成方法不斷出現(xiàn)，主要可分為化學(xué)法和物理法?；瘜W(xué)法制備氟化石墨烯具有操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)可控、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，但氣體昂貴、有安全風(fēng)險(xiǎn)且需要專(zhuān)業(yè)儀器設(shè)備。物理法則對(duì)環(huán)境要求低、溫和可控，但物理法的尺寸較小，破壞嚴(yán)重。

化學(xué)法是利用氟化劑、石墨和氟氣之間反應(yīng)的方法，由于F2 價(jià)格昂貴，且操作難度較大，很多研究對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，即在室溫下使石墨烯與XeF2 或CF4 反應(yīng)來(lái)制備氟化石墨烯。

物理法分為機(jī)械剝離法和液相剝離法，即通過(guò)液相剝離或機(jī)械剝離氟化石墨來(lái)制備氟化石墨烯。國(guó)內(nèi)進(jìn)行物理法制備氟化石墨烯的機(jī)構(gòu)較少，主要有中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所等。

氟化石墨烯的潛在應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，具有良好的開(kāi)發(fā)價(jià)值。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，氟化石墨烯可用于生物傳感器、組織工程、生物成像、醫(yī)學(xué)診斷與治療等多個(gè)方面。

在鋰電池領(lǐng)域，氟化石墨烯被認(rèn)為是理想的鋰離子電池電極材料，氟化石墨烯的使用不僅可以提高鋰離子電池的電化學(xué)性能，也有望提高電極材料乃至整個(gè)電池的熱導(dǎo)性。

在光電探測(cè)器領(lǐng)域，氟化石墨烯可轉(zhuǎn)移至不同襯底下，如果將氟化石墨烯轉(zhuǎn)移至柔性襯底上，則能夠?qū)崿F(xiàn)具有可彎曲、抗沖擊性和輕質(zhì)等特點(diǎn)的柔性光電探測(cè)器件。

使用氟化石墨烯片（GFS）和還原氧化石墨烯（rGO）的石墨烯衍生物成功制備了高柔性導(dǎo)熱雜化膜。雜化膜具有出色的面內(nèi)導(dǎo)熱性，出色的機(jī)械柔韌性和出色的阻燃性。GFS-RGO薄膜是輕質(zhì)，超薄，高度柔韌性，高導(dǎo)熱性但具有電絕緣性的不可燃材料。這些獨(dú)特的性能使該材料成為下一代可穿戴電子設(shè)備散熱的潛在候選者。