[发明专利]一种氟化石墨烯及其制备方法和应用以及包含其的环氧树脂复合材料

说明书

本发明提供了一种氟化石墨烯及其制备方法和应用以及包含其的环氧树脂复合材料，所述制备方法包括：以溶剂为插层剂插入氟化石墨片层间，然后微波剥离，得到所述氟化石墨烯。本发明提供的制备方法在制备过程中，溶剂插层在氟化石墨片层间，氟化石墨层间距变大，层间能变小，在微波作用下，溶剂急速膨胀、气化，因此层状的氟化石墨可以迅速剥离，得到了损坏较小、完整性较好的氟化石墨烯。

技术领域

本发明属于氟化石墨烯技术领域，涉及一种氟化石墨烯及其制备方法和应用以及包含其的环氧树脂复合材料。

背景技术

氟化石墨烯(Fluorinated graphene)，它是由2010物理学诺奖获奖者Andre Geim与Konstantin Novoselovz在2011年提出的一种新型的石墨烯衍生物；在氟化石墨烯分子中，由于氟原子的加入，二维烯层碳原子由原来的sp²杂化变为sp³杂化，而氟原子则有规律的分布在碳层的两侧，这样的结构使得氟化石墨烯具有许多优异的性能，如：氟化石墨烯的表面能为(6±3)μJ/m²，仅为特氟龙(聚四氟乙烯)的1/3左右，水在特氟龙表面的接触角为100°左右，而水在氟化石墨烯上的接触角为145°；由于其极低的表面能，氟化石墨烯材料具有优异的疏水疏油性能，这样使氟化石墨烯材料成为一种理想的高分子阻隔填充材料；而且，极强的排斥性也使得其具有极佳的防腐及自清洁性能；由于其极低的表面能，氟化石墨烯还具有优异的润滑抗磨性能，其表面摩擦系数比石墨烯还要低，可以极大的提高高分子材料的耐磨性能；另外，氟化石墨烯还是具有优秀的电学及介电性能，可以用于改善高分子材料的介电性能、制备高容量电池等。

目前，工业级氟化石墨在科研及市场中均广泛可见，但高质量氟化石墨烯，即高氟化度(氟碳比0.5-1.2)、层数少(1-4层)、片层粒径大(1μm以上)的氟化石墨烯还是比较少见且价格高昂。当前，氟化石墨烯的制备主要有两种途径：一是由石墨烯直接氟化得到氟化石墨烯；一是将氟化石墨剥离得到单层的氟化石墨烯。CN105621399A公开了一种采用三氟化氮为氮源制备高纯氟化石墨烯的方法，将石墨烯与三氟化氮在高压高温下反应得到氟化石墨烯，这种方法通常只适用于实验室制取极少量的氟化石墨烯，用于其性质以及器件的应用研究，而大量制备氟化石墨烯的方法还未被实现，其原因是反应非常剧烈，容易爆炸，极难操作。CN104085882A公开了一种寡层含氧氟化石墨烯的制备方法，先将氟化石墨与NaOH溶液反应，然后利用超声处理，得到寡层含氧氟化石墨烯分散液，但其剥离效率低，并且以及产物氟化石墨烯质量较差，得到的产物最薄也在3nm以上，属于寡层氟化石墨，并不属于严格意义上的氟化石墨烯。“Gong P,Wang Z,Wang J,et al.One-pot sonochemicalpreparation of fluorographene and selective tuning of its fluorine coverage[J].Journal of Materials Chemistry,2012,22(33):16950-16956.”公开了利用N-甲基吡咯烷酮插入氟化石墨层间，借助超声得到氟化石墨烯的方法，但是得到的氟化石墨烯表面缺陷大、产率极低不利于收集且氟化度低，并且由于氟化度降低而导致氟化石墨烯丧失了本应具有的优秀性能。

综上所述，当前紧缺一种新的氟化石墨烯的制备方法，以得到表面缺陷小、质量高且可以大批量生产的氟化石墨烯。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟化石墨烯及其制备方法和应用以及包含其的环氧树脂复合材料。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种氟化石墨烯的制备方法，所述制备方法包括：以溶剂为插层剂插入氟化石墨片层间，然后微波剥离，得到所述氟化石墨烯。