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摘要本文采用超临界流体剥离法制备氟化石墨烯并对所制备的氟化石墨烯进行表征。首先将氟化石墨置于特定的反应釜内,在某一温度某一压强环境下使超临界流体进入到材料的层间空隙中,形成超临界流体插层的氟化石墨。然后通过快速泄压将超临界流体释放到空气中,这一过程可使存留在氟化石墨层间隙中的超临界流体膨胀进而剥离氟化石墨,以得到氟化石墨烯单层片层。其次对不同实验条件下所制备的氟化石墨烯进行表征，对剥离结果的影响进行探究。分散液的浓度稳定性利用紫外-可见分光光度计进行定性表征.用X射线衍射仪(XRD)来分析得到样品的相组成，形态和结构通过透射型电子显微镜（TEM）以及原子力显微镜（AFM）进行分析,化学性质通过拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）进行表征。26698
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关键词 超临界流体 氟化石墨烯 剥离
毕业论文设计说明书外文摘要
Title The exfoliation of Fluorographene nanosheets
in Supercritical Carbon Dioxide System
Abstract
In this paper,we prepared the fluorographene by the exfoliation in supercritical carbon dioxide system and do some representations about the preparation of the fluorographene.First，we put the graphite fluoride in a particular reaction kettle,and make the supercritical fluid into the interlayer space of materials at a certain temperature under a certain pressure environment to make it become the graphite fluoride intercalated with supercritical fluid .Second，through release the supercritical fluid into the air by rapid relief of pressure,we make the supercritical fluid remaining in a graphite fluoride layer to be expanded and then the graphite fluoride is exfoliated,so we can get fluorographene material layer.Third we explore the influence on the result of the exfoliation in the different experimental conditions and we do some representations about the preparation of fluorographene.The concentration and stability of dispersion liquid could be characterized qualitatively by ultraviolet visible spectropho-
tometer(UV-vis).The phase composition of the sample could be analyzed by X-ray and the morphology and structure could be analyzed by transmission electron microscope (TEM) and atomic force microscope (AFM).And we could use Raman spectra to characterize the chemical properties of the sample.
Keywords supercritical carbon dioxide system fluorographene exfoliation
目 次
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 氟化石墨烯的结构与性质 1
1.3 氟化石墨烯的研究进展 4
1.4 超临界流体技术 5
1.5 本文研究思路及内容 7
2 氟化石墨烯的制备实验 9
2.1原料与仪器设备 9
2.2 实验步骤 9
3 结果与讨论 11
3.1 紫外吸光度表征 11
3.2 TEM形貌表征 12
3.3 AFM表征 15
3.4 拉曼光谱表征 16
3.5 XRD表征与分析 18
3.6 辅助插层溶剂种类对氟化石墨烯得率的影响 20
结 论 22
致 谢 23
参考文献24
1 绪论
1.1 引言
2004年来自英国曼彻斯特大学的Geim[1-2]等教授报道了石墨烯后，石墨烯奇特的纳米结构和性质吸引了科学家们的广泛关注和极大兴趣。利用石墨烯对不同分子的选择性不同将石墨烯功能化制备出不同性质的石墨烯衍生物。石墨烯[3-4]是新型二文材料,石墨层数有一层的也有上千层的，把石墨层为一层的石墨称为单层石墨烯。氟元素的电负性是4.0，在所有元素中电负性最强，氟气也具有很强的氧化性,因此氟元素易与其他元素结合形成化学键。把碳材料进行氟化会使化学性质和物理性质得到有效的修饰和控制，会显著改善碳材料的表面极性、导电性、电容性、吸附能力和润滑能力等性能。氟化的石墨烯一般是用氟化试剂打开碳层上碳碳间的π键，然后碳原子和氟原子结合形成C-F键。氟化石墨烯[5-6]是多种性质奇特的石墨烯衍生物中的一种，他的结构与石墨烯有相似的部分，所以其保持了石墨烯的高强度、耐高温、稳定的物理化学性质等一系列优良性能。又因为引入了氟原子，使石墨烯的结构发生的破坏，使其表面能降低、带隙宽以及具有疏水性增强和润滑性增强能等新颖的性能。研究发现氟化石墨烯与聚四氟乙烯的性质类似，它也被称为“二文特氟龙”[7-8]。因为氟化石墨烯奇特的性能，它可作为隧道障碍、高质量的绝缘体，它也在润滑材料、屏障材料、新型纳米电子器件等多方面领域有着广泛的应用前景。是汽车、船舶、航天器、超微型机械等领域的理想材料。