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兰州化物所在氟化石墨烯制备及其性能研究方面取得进展

2012.8.09

　　中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室聚合物摩擦学组在氟化石墨烯(Fluorinated Graphene)制备及其性能研究方面取得系列进展。

　　氟化石墨烯作为石墨烯的新型衍生物，既保持了石墨烯高强度的性能，又因氟原子的引入带来了表面能降低、疏水性增强及带隙展宽等新颖的界面和物理化学性能。同时，氟化石墨烯耐高温、化学性质稳定，表现出类似聚四氟乙烯的性质，被称之为“二维特氟龙”。氟化石墨烯这些独特的性能使其在界面、新型纳米电子器件、润滑材料等领域具有广泛的应用前景。

　　目前，常规合成氟化石墨烯的方法是采用XeF2等氟化剂，对利用微机械剥离或者化学气相沉积制备的石墨烯进行氟化。然而，昂贵、剧毒性氟化试剂的使用，极大地限制了此法的广泛应用。在中科院“百人计划”、国家自然科学基金和甘肃省杰出青年基金项目支持下，固体润滑国家重点实验室王金清研究员课题组在氟化石墨烯的合成方面开展了一系列研究工作，取得了较好的研究结果。

　　该研究小组利用商业化的氟化石墨为原料，采用廉价的N-甲基吡咯烷酮为插层试剂，通过简单的热和超声处理，实现了较高质量氟化石墨烯的制备。研究人员发现超声对氟化石墨烯中的氟含量具有调节作用，同时对氟化石墨烯的一些物理化学性能进行了较为系统的研究。相关研究结果发表在近期出版的Journal of Materials Chemistry (2012, 22, 16950-16956)。

　　同时，该研究小组还以氧化石墨烯和氟化氢为原料，通过水热反应同样实现了高质量、氟化程度可调的氟化石墨烯的制备。对所得的氟化石墨烯的电导、带隙性质等进行了研究，并通过拉曼光谱分析提出了一种可能的氟化反应机制。相关研究结果将发表在近期出版的Carbon (DOI: 10.1016/j.carbon.2012.07.026)。