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氟化石墨结构分析-热稳定性-XRD

来源:http://www.shf2chem.com/ │ 发表时间:2019-07-28 | 浏览数:载入中...

一、氟化石墨的结构特点

氟化石墨是氟原子与构成网状平面的碳原子以共价键结合而形成的化合物。

氟化石墨化学结构式可用(CFxn表示,x为不定值,其范围一般在0之间。氟化石墨的性质随分子式中碳和氟的比值不同而不同。

具体过程为通过打破碳层π键(sp2杂化),并和碳原子结合形成C-F键的一种过程,是修饰和控制碳材料物理化学性质有效的方法之一,其能够改善碳材料的表面极性、电导性、吸附能力和电容性性能。

目前它具有两种稳定的化合物,一种为聚单氟碳,化学式为(CF)n;另一种是聚单氟二碳,化学式为(C2F)n。由于氟的原子半径小,电负性又高,其化合物显示出独特性质。

氟化石墨结构图

单层化合物(CF)和(C2F)结构示意图

二、氟化石墨的性质

物理性质

1.C/F原子比

氟化石墨性能随分子结构中的C/F原子的比值而异。C/F比值≤1称之为高氟化度氟化石墨;C/F比值>1称之为低氟化度氟化石墨。

高氟化度石墨具有优良的热稳定性,是电和热的绝缘体,不受强酸和强碱的腐蚀,润滑性能超过MoS2和鳞片石墨。

低氟化度石墨呈灰黑色,热稳定性较差,一般不作润滑剂。但它是制造高能无水电池阴极的理想材料。氟化碳作为锂氟碳原电池正极材料的电容量,主要是取决于氟碳比,孔结构,材料的电导,电压平台与放电容量是决定能量密度的主要因素, 锂离子是和氟化碳表面的氟反应的, 碳氟键从sp3杂化变为sp2杂化, 放电反应进行的时候,正极材料的电导率会在一定程度提升。


2.热稳定性

高于500℃才有少量失重,是热稳定性较差的化合物。

氟化石墨热稳定性氟化石墨热稳定性

3.润滑性能

是润滑脂类和固体润滑剂(二硫化钼、石墨等)中摩擦系数最低的,在27~344℃内,摩擦系数仅为0.1~0.13

化学性质

表面能:氟化石墨的表面能极低。

 

三、XRD表征

XRD测试结果,图中四种不同碳源、氟碳比的氟化程度很均匀,氟气反应是从边缘插层进去的,鳞片石墨会慢很多,氟碳比0.51没有完全氟化,还有很强的石墨结构峰。

氟化石墨结构分析

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