二维氟化石墨烯:合成、结构、性能与应用

advs氟化石墨烯因具有独特的碳氟键而成为二维纳米功能材料领域重要的研究热点。氟化石墨烯可通过对石墨烯进行氟化处理(自下而上)或剥离氟化石墨(自上而下)两种方法制得,不仅保持了石墨烯原有的二维纳米平面结构,同时氟碳键赋予其带隙可调、低表面能、强疏水性和高稳定性等突出的界面和物理化学性能,使其兼具石墨烯和特氟龙两种材料的结构和性能特点,被称为“二维特氟龙”。这些独特的性能使其在超薄高稳定涂层、新型纳米电子器件、润滑材料、超疏水疏油界面、能源等领域具有广泛的应用前景。

基于近年来在氟化石墨烯的合成与应用取得的突出进展,天津大学材料科学与工程学院封伟教授团队在Wiley综合期刊Advanced Science上发表了综述性文章,综述了近年来氟化石墨烯的可控制备、结构控制、性能优化以及应用拓展方面所取得的重大突破和进展,并对氟化石墨烯在未来存在的挑战和研究热点进行了展望。该文章首先介绍了氟化石墨烯的两种制备策略:原位氟化处理和可控剥离;同时总结了多种氟化及剥离方法对不同微观结构的氟化石墨烯的氟碳比和氟碳键(共价键、半离子键、离子键)的调控规律。随后作者详细综述了具有不同氟碳结构的氟化石墨烯的带隙、光学性能、稳定性、溶解性、电导性、磁性、润滑性等一系列性能及其控制机理,并介绍了氟化石墨烯在锂原电池正极材料、干细胞生长的支架材料、磁共振成像、量子点、电化学传感、疏水疏油界面等领域的应用特点及优势。最后该文章对氟化石墨烯的氟碳键的精确调控、性能的优化规律、新型微观结构的设计、以及未来光、热、磁应用领域的探索进行了深入讨论,并对未来的研究方向和趋势做了展望。该工作将对该领域的研究人员深入了解氟化石墨烯的制备、结构、性能、应用的关系起到重要的指导意义。相关论文在线发表在Advanced Science(DOI: 10.1002/advs.201500413)。

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