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    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，氟化石墨烯耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，表現(xiàn)出類似聚四氟乙烯的性質(zhì)，被稱之為“二維特氟龍”。氟化石墨烯這些獨(dú)特的性能表明其將在界面、新型納米電子器件、潤滑材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

    目前，常規(guī)合成氟化石墨烯的方法是采用XeF2等氟化劑對利用微機(jī)械剝離或者化學(xué)氣相沉積制備的石墨烯進(jìn)行氟化。然而，昂貴、劇毒性氟化試劑的使用，極大地限制了此法的廣泛應(yīng)用。在中科院“百人計(jì)劃”、國家自然科學(xué)基金和甘肅省杰出青年基金項(xiàng)目支持下，固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王金清研究員課題組在氟化石墨烯的合成方面開展了一系列研究工作，取得了較好的研究結(jié)果。

    該研究小組利用商業(yè)化的氟化石墨為原料，采用廉價(jià)的N-甲基吡咯烷酮為插層試劑通過簡單的熱和超聲處理，實(shí)現(xiàn)了較高質(zhì)量氟化石墨烯的制備。研究中發(fā)現(xiàn)超聲對氟化石墨烯中的氟含量具有調(diào)節(jié)作用，同時對氟化石墨烯的一些物理化學(xué)性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)地研究。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在近期出版的Journal of Materials Chemistry (2012, 22, 16950-16956)。

剝離法制備氟化石墨烯的過程示意圖

所得氟化石墨烯的TEM、HR-TEM、EDX以及SAED圖

    同時，該研究小組還以氧化石墨烯和氟化氫為原料，通過水熱反應(yīng)同樣實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、氟化程度可調(diào)的氟化石墨烯的制備。對所得的氟化石墨烯的電導(dǎo)、帶隙性質(zhì)等進(jìn)行了研究，并通過拉曼光譜分析提出了一種可能的氟化反應(yīng)機(jī)制。相關(guān)研究結(jié)果將發(fā)表在近期出版的Carbon (DOI: 10.1016/j.carbon.2012.07.026)。

 (a-d) 氧化石墨烯、水熱還原石墨烯和水熱氟化石墨烯的XPS全譜及其C1s分譜；(e) 氧化石墨烯、水熱還原石墨烯和水熱氟化石墨烯的XRD圖。