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氟化石墨烯，即氟原子連接到石墨烯片層的碳原子上，使石墨烯部分氟化或全部氟化的產物，是一種重要的新型石墨烯衍生物，不僅保留了石墨烯獨特的二維結構，又由于氟原子的引入使其具有表面能降低、疏水性增強及帶隙寬等新穎的界面和物理化學性能，同時還具有耐高溫、耐腐蝕性、耐摩擦性、化學性質穩定和優異的潤滑性。
本期小豐整理了3篇氟化石墨烯的最新研究進展，一起看下吧~
Carbon
用于多功能電子封裝的自排列氟化石墨烯提高復合涂層的防腐性能
氟化石墨烯（FG）因其疏水性和電絕緣性能被認為是增強聚合物納米復合材料防腐蝕性能的理想填料。先進防腐設計的一個關鍵目標是創建一種FG片堆疊和對齊的結構，形成超長、迂回的路徑，以阻止活性腐蝕物質的擴散。然而，在聚合物基質內實現FG的高度排列一直是個挑戰。
近期Carbon報道研究人員合成了一種自排列FG并將其應用于銅防腐涂層的新方法，可滿足工業加工的要求。
研究人員使用簡便的水熱法生產出均勻性好和氟化率高的FG ，然后通過電泳沉積方法將FG片排列在聚氨酯 (PU) 基質中，以在銅上形成防腐涂層。電泳沉積（EPD）可以將帶負電的FG和聚合物沉積到正極表面上，形成具有優異的防銅耐腐蝕性和高效散熱性的保護涂層。調整電泳參數可精確控制涂層的厚度和表面形貌。此外，通過在納米片中感應扭矩，EPD可以在復合涂層中創建單向排列的FG結構。
測試結果表明，優化后的涂層對銅表現出出色的耐腐蝕性，在 3.5wt% NaCl溶液中的穩定腐蝕速率為4.0×10μm/年。此外，與原始PU相比，FG復合涂層增強了PU的導熱性，導熱效率提高了97%，同時還提供了高電阻，這導致28 kV/cm的高擊穿電場和1.32×10 A/cm的極低電流密度，對于電子封裝非常有利。
這種多功能涂層符合大規模生產、均勻性和可控厚度的工業標準，為改進防腐保護涂層提供了一種有前景的方法。
文獻名稱：Advancing anti-corrosion performance of composite coating: Self-aligned fluorinated graphene for multifunctional electronic packaging
DOI: 10.1016/j.carbon.2024.119368
Composites Science and Technology
氟化石墨烯@CeO2表面富集增強環氧樹脂的抗紫外線老化性能
環氧樹脂因其優異的機械和絕緣性能而廣泛應用于電氣設備制造中。然而，戶外環氧樹脂材料由于長時間暴露在紫外線 (UV) 輻射下，會逐漸發生變色、發黃等問題，還會降低其機械性能，大大縮短了使用壽命。開發能夠從表面持續釋放的防紫外線材料對于延長戶外環氧樹脂絕緣材料的使用壽命至關重要。
近日，Composites Science and Technology報道研究人員采用原位生長方法合成了氟化石墨烯@CeO2（FGO@CeO2）復合材料，并將其作為填料摻入環氧樹脂中以提高其抗紫外線老化性能。
研究發現，紫外輻射使FGO@CeO2填料在環氧樹脂表面富集并持續釋放，產生吸收紫外光的保護層，實現了紫外熱轉換。FGO@CeO2的引入在環氧樹脂內誘導n→π*電子躍遷并降低電子激發閾值，擴大了紫外光譜吸收帶并增強紫外吸收強度，實現了UVA（320~400nm）波段的高效吸收，提高了環氧樹脂在強紫外線輻射的戶外環境中的使用壽命。
與原始環氧樹脂相比，改性后環氧樹脂的紫外線吸收能力增加了785%。經過300小時的紫外線照射后，光熱溫升比純環氧樹脂高13.67±2°C。
該項工作為延長戶外環氧樹脂絕緣材料的使用壽命提供了可以借鑒的方法。
文獻名稱：Enhanced ultraviolet aging resistance of epoxy resins through surface enrichment achieved by fluorinated graphene oxide@CeO2
鏈接：DOI: 10.1016/j.compscitech.2024.110655
FlatChem
用于對稱超級電容器器件的氟化還原氧化石墨烯納米片
近年來，動力鋰離子電池的數量呈現指數級增長。然而，隨著這些電池的使用壽命結束，退役鋰離子電池所帶來的問題日益凸顯。其中，退役正極石墨的回收工作引起了廣泛關注。研究發現，雜原子摻雜的石墨烯具有獨特的結構、優異的電化學性能和可調的電化學存儲性能，有望作為高效的電能存儲器件。
近日，FlatChem報道研究人員利用鋰離子電池退役正極石墨通過簡單的再生過程制備出氟摻雜還原氧化石墨烯納米片，并將其用于對稱超級電容器（SC）器件。
在該項工作中，研究人員使用改進的Hummer方法用回收陽極中的石墨制備氧化石墨烯，隨后在氬氣惰性環境的管式爐還原得到RGO，并利用簡單的水熱技術合成了氟化石墨烯F-RGO。能量色散光譜（EDS）光譜分析顯示，石墨烯納米片氟化成功，氟原子含量2.94at.% 。進一步的電化學測試顯示，F-RGO得到了具有EDLC行為的CV曲線和Rct值為8.63Ω的奈奎斯特圖阻抗。
此外，在三電極結構下，F-RGO電極在1 A/g的電流密度下實現了207F/g的最大比電容。采用 F-RGO電極組裝的對稱超級電容器在電流密度為1 A/g時表現出54F/g的比電容。值得注意的是，電化學阻抗測量表明電荷轉移電阻(Rct)值較低，F-RGO的數值僅為8.63Ω，這表明電化學性能得到改善。
該項研究表明，氟原子摻雜有助于提高F-RGO的比電容和整體優異的電化學性能，并且F-RGO可作為對稱超級電容器高性能儲能電極的高電化學活性材料。
文獻名稱：Fluorinated reduced graphene oxide nanosheets for symmetric supercapacitor device performance
DOI: 10.1016/j.flatc.2024.100757
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