氟化石墨制备新工艺的研究
氟化石墨
氟化石墨的合成方法我国目前对氟化石墨合成方法的研究工作，正在广泛深入地进行之中。
已有的合成方法，可分为以下几种：直接合成法将固体碳和气体氟在的范围内加热合成。
这一工艺其原料只涉及固体碳和气体氟两种，外界条件只有温度。
反应效果的好坏，只和反应物本身和反应条件有关，是最早的合成方法。
催化合成法在石墨和氟的反应系统中，如果有微量的金属氟化物如、、和存在时，则在低于的条件下也能合成氟化石墨。
金属氟化物在这里起到了“催化”作用。
制得的氟化石墨中，含有微量的金属氟化物。
虽然量微，却改变了氟化石墨的性质，特别是导电率提高了一个数量级。
所用设备和直接合成法相同。
不过对所用的原料纯度要求比较高。
天然石墨含碳量要求大于//01；氟气体纯度要求为//02//31，其中4含量小于251，6小于71；纯度要求大于/81，纯度要求大于/81。
固体与固体合成法前面两种方法都是固体石墨和气体氟合成，气体氟是极毒物质，腐蚀性极强，在高温下反应，生产很不安全。
日本有人研究出用固体含氟聚合物和石墨混合，在惰性气体中，加热至259.制得氟化石墨。
这一合成方法，为安全生产氟化石墨提供了良好的条件，合成反应是在管式电炉中的石英管内进行的。
立式振动反应器合成法在镍制的反应器底部，加装一个振动器，一方面使反应物料混合均匀，另一方面能提高反应速度，使产率和产品质量都能提高。
和回转反应器比较，在工艺条件的控制上，大大地前进了一步。
电解法将碳素或石墨材料在无水氢氟酸中电解，就可生成新的氟化石墨。
具体的说，在阳极和阴极之间使氢氟酸循环，这样可以连续地合成氟化石墨。
本方法是在循环式电解装置中完成的。
电解过程的进行，是通过控制反应液的浓度、反应温度和导电剂添加量等实现的。
下面重点介绍：固相合成工艺、立式振动反应器工艺和电解法合成工艺。
石墨和氟固相合成工艺对参与合成的原材料要求含氟固相物质，主要是含碳、氟及氢的聚合物。
也可以是含少量的硫、氧、氯，如四氟乙烯、六氯丙烯、聚乙酸乙烯树脂萤石和乙烯基萤石等聚合物。
氟化石墨烯的制备及应用
氟化石墨烯的制备及应用以氟化石墨烯的制备及应用为标题，本文将介绍氟化石墨烯的制备方法和其在不同领域的应用情况。
一、氟化石墨烯的制备方法1. 气相法制备：气相法是一种常用的制备氟化石墨烯的方法。
该方法主要通过分解氟化烷烃在高温下生成氟化碳原子，然后与石墨烯表面的碳原子发生取代反应形成氟化石墨烯。
这种方法可以在石墨烯表面均匀地引入氟原子，制备出高质量的氟化石墨烯。
2. 液相法制备：液相法是另一种常用的制备氟化石墨烯的方法。
该方法主要是将石墨烯与氟化剂溶液反应，使氟原子取代石墨烯表面的碳原子。
液相法制备氟化石墨烯具有操作简单、成本低等优点，但所得产物质量相对较低。
3. 等离子体法制备：等离子体法是一种新兴的制备氟化石墨烯的方法。
该方法主要是利用等离子体对石墨烯进行氟离子的轰击，使氟原子取代石墨烯表面的碳原子。
等离子体法制备的氟化石墨烯具有高度的均匀性和高质量。
二、氟化石墨烯的应用1. 电子器件领域：氟化石墨烯具有优异的电导性能和高度的稳定性，可应用于电子器件制造。
例如，可以将氟化石墨烯用作导电薄膜，用于制造柔性显示屏、智能手机触摸屏等。
2. 能源存储领域：氟化石墨烯在能源存储领域也具有潜在的应用价值。
由于其高表面积和优异的电化学性能，氟化石墨烯可用作超级电容器和锂离子电池的电极材料，提高储能效率和循环寿命。
3. 催化剂领域：氟化石墨烯在催化剂领域也有广泛的应用前景。
由于其表面具有丰富的活性位点和大量的氟原子，氟化石墨烯可用作催化剂载体，用于催化剂的固定和稳定，提高催化反应的效率和选择性。
4. 生物医学领域：氟化石墨烯在生物医学领域具有广泛的应用潜力。
由于其良好的生物相容性和生物安全性，氟化石墨烯可用作药物载体、生物传感器和组织工程等方面，用于疾病诊断、药物释放和组织修复等。
5. 环境领域：氟化石墨烯在环境领域也有一定的应用价值。
由于其高度的吸附能力和化学稳定性，氟化石墨烯可用于水污染物的吸附和催化降解，提高水处理的效率和处理效果。
氟化石墨烯制备及性能研究取得进展第一期
Ｓｃｉ ｅ ｎｃ ｅ ａｎ ｄ Ｔｅ ｃｈ ｎｏｌ ｏｇ ｙ ｉ ｎｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ
下 ，形 成 具 有 一 定 规 则 形 貌 的纳 米 颗 粒 。该 合 成 方 法 简 单 ，尤 其 适 合 规 模 化 制 备 。特 别 是 ，所 使 用 的 商 业 萃 取 剂 成 本 低 ，且 可 以循 环使 用 。 利用 该 方 法 ，研 究人 员 目前 已经 成 功制 备 了单 分 散 的 磷 酸 铁 纳 米 球 。课 题 组 与 中 科 院
这 一 方法 的广 泛 适 用性 正 在进 一步 的研 究 当 中 ，研 究 人 员 希 望 该 方 法 能扩 展 到其 它 纳 米 功 能材 料 以及 其 它 规 则 形 貌 的可 控 制 备 方
面。 （ 中科院过程工程研究所 ）
氟 化 石 墨 烯 作 为 石 墨 烯 的新 型衍 生物 ， 既 保 持 了石 墨 烯 高 强 度 的性 能 ，又 因 氟
己发表 在Ｃ ｈ ｅ ｍ Ｓ ｕ ｓ Ｃ ｈ ｅ ｍ（《 化 学与 可 持续 性 、 能源与 材 料 》） 上。
近 日， 中科 院过 程 工程 研 究 所刘 会 洲 课题
组 的 赵 君 梅 等 人 开 发 了 一 种 溶 剂 萃 取 反 胶 团 法 制 备 无 机 盐 纳 米 颗 粒 的 方 法 。 该 方 法 是 利 用 常 规 的 商 业 酸 性 萃 取 剂 和 碱 性 萃 取 剂 组 成 表 面 活 性 更 强 的 酸 碱 耦 合 萃 取 剂 ，通 过 萃 取 的 方 法 ，更 容 易 构 成 反 胶 团 体 系 。利 用 反 胶 团 内 的 微 水 池 作 为 微 反 应 器 ，纳 米 颗 粒 在 该 反 应 器 内成 核 生 长 ，在 反胶 团 的 自组 装 作 用
三种氟化石墨的合成与性能的研究
第28卷第2期 人 工 晶 体 学 报 Vol.28 No.2 1999年5月 J OURNAL OF SYNTHE TIC CRYSTALS M ay,1999三种氟化石墨的合成与性能的研究*夏金童 周声劢 孙夫民 焦继岳** 征茂平 陈宗璋(湖南大学化学化工学院,长沙410012)(**长沙矿治研究院,长沙)提要:利用自制电解槽电解KF 2HF电解液可制得氟气,将其净化后再与鳞片石墨、人造石墨和土状石墨分别进行反应,保持温度500,并经15h连续不断的反应,可合成制得3种氟化石墨。
测试结果表明:鳞片石墨合成的氟化石墨在红外光谱波数1219cm-1处吸收谱峰强度大于另外两种氟化石墨,且其真密度、含氟量、电阻率最高。
因此,作为合成氟化石墨的原料,鳞片石墨优于人造石墨和土状石墨。
关键词:氟化石墨,石墨原料,氟化反应,性能指标中图分类号:TQ124.4S tudy of the Synthesis and Properties on ThreeTypes of Graphite FluorideXia Jintong Zhou Shengmai Sun Fumin Jiao Jiyue Zheng Maoping Chen Zongzhang (College of Chemistry and Chemical Engineering,Hunan Uni versity,Chansha410082,China)(Rec eive d9July1998,ac ce pte d9February1999)AbstractIn a self made electrolyzer device,a fluorine gas was prepared from electrolyte KF 2HF by the technique of electrolysis.Under our experiment conditions(synthesis time is15hours,temperature is500),three types of graphite fluoride were successfully synthesized by the separate reaction of three different graphite(scaly,artificial,earthy)with the purified fluorine gas.The experimental result show that the absorption peak strength of the graphite fluoride synthesized using a scaly graphite at IR spec tra wave number1219c m-1is larger than that other two graphite fluoride,as well as,its real density,fluorine content and resistivity have the best values of three types graphite fluoride.As raw materials of synthesizing graphite fluoride,the scaly graphite had superiority over artificial graphite and earthy graphite.Key words:graphite fluoride,graphite ra w material,fluoridation reaction,performance inde x本文1998年7月9日收到,1999年2月9日收到修改稿。
氟化石墨的制备与研究
氟化石墨的制备与研究Preparation and Study on Fluoride Graphite征茂平1,夏金童2,顾明元1,陈宗璋1(1上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200030)(2湖南大学化学化工学院,长沙410082)ZHENG M ao-ping1,XIA Jin-to ng2,GU M ing-yuan1,CHEN Zong-zhang1 (1State Key Labo ratory of M MCs of Shanghai Jiaotong University,Shanghai200030,China) (2Colleg e of Chem istry and Chem ical Engineering of Hunan U niversity,Chang sha410082,China)[摘要] 通过石墨与电解熔盐K F・2HF所产生的氟气反应,制得了氟化石墨,采用X射线衍射和红外光谱对其结构进行测定;研究了反应温度对氟化石墨结构和组成的影响。
[关键词] 氟化石墨;红外光谱;X射线衍射[中图分类号]O613;T Q124 [文献标识码]A [文章编号]1001-4381(1999)08-0021-03Abstract:Fluo ride g raphite w ere prepared by the reaction of g raphite and fluorine gas,w hich w as pr oduced by electrolysis of KF・2HF m elt salt at100℃.T he structure of fluoride g raphite w as studied through X-ray diffraction and infrared spectrom eter,and effects of temperature on its structure and composition w ere also investigated.Key words:fluoride g raphite;IRS;XRD 氟化石墨是通过氟与碳直接反应而生成的石墨插层化合物。
氟化石墨的合成及应用研究_于海迎
氟化石墨的合成及应用研究于海迎 吴红军 杭 磊 王宝辉*(大庆石油学院化学化工学院,黑龙江大庆163318)摘要 氟化石墨作为石墨的改性材料,在越来越多的方面得到了广泛的应用,也引起了许多科技工作者的兴趣。
本文从氟化石墨的结构和性质入手,着重叙述了氟化石墨的各种合成方法和应用。
关键词 氟化石墨 合成方法 应用 电池收稿日期:2005-08-25作者简介:于海迎(1978~),男,硕士生。
王宝辉(1960~),教授,博导,主要从事新能源与环境科学方面的研究。
Study of Synthesis and Application of Fluorinated Polymer GraphiteYu Haiying Wu Hongjun Hang Lei Wang Baohui(College of Chemistry &Chemical Engineering,Heilongjiang Daqing Petroleum Institute,Daqing,163318)Abstract The fluorinated polymer graphite(FGs),as modified materials of graphite,is widely used in many areas.More and more researchers are interested in FGs.Its structure,feature,synthesis methods and application are introduced in the text.Keywords fluorinated polymer graphite synthesis method application battery1氟化石墨的合成方法氟化石墨是通过碳和氟的直接反应而合成的一种石墨层间化合物,其层间物是氟原子,属于共价键型的层间化合物。
一种氟化石墨的制备方法及制备装置[发明专利]
![一种氟化石墨的制备方法及制备装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/229a1ce816fc700aba68fc8e.png)
专利名称：一种氟化石墨的制备方法及制备装置专利类型：发明专利
发明人：孙理鑫,牛永生,胡聪伟,窦强,李晴暖
申请号：CN201510947321.7
申请日：20151216
公开号：CN106882804A
公开日：
20170623
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种氟化石墨的制备方法及制备装置。
所述制备方法包括以下步骤：(1)将氟化物熔盐和氢氟酸预处理后的石墨混合，用惰性气体去除反应体系中的空气和水；(2)加热熔融所述氟化物熔盐，通入氟气和氩气的混合气体，进行反应，即可。
本发明的氟化石墨的制备方法，反应体系温度容易控制，温度波动小且分布均匀；石墨悬浮于液态氟化物熔盐中进行反应，氟气和石墨接触均匀，避免了传统石墨制备过程氟气和石墨接触不均匀，导致局部反应剧烈、放热量较大而温度过高，甚至发生爆炸的问题，且氟化效率高，生产成本低；本发明提供的装置操作方便，易于控制，且在制备氟化石墨的过程中，反应釜抗腐蚀性好，能够提供稳定安全的反应环境。
申请人：中国科学院上海应用物理研究所
地址：201800 上海市嘉定区宝嘉公路2019号
国籍：CN
代理机构：上海弼兴律师事务所
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氟化石墨烯的制备与性能研究
氟化石墨烯的制备与性能研究李凌云（多氟多化工股份有限公司，河南焦作 ４５４００６）摘 要：氟化石墨烯作为石墨烯的新型衍生物，既保持了石墨烯高强度的性能，又因氟原子的引入带来了表面能降低、疏水性增强及带隙展宽等新颖的界面和物理化学性能，市场前景十分广阔。
以石墨烯为原料制备氟化石墨烯，重点研究了双炉动态氟化、关键技术研究、产品表征等，为氟化石墨烯新材料的推广应用提供了技术支撑。
关键词：石墨烯；氟化石墨烯；氟化；表征中图分类号：ＴＱ１２７．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－３４６７（２０２１）０３－００２９－０４ＰｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＦｌｕｏｒｉｎａｔｅｄＧｒａｐｈｅｎｅＬＩＬｉｎｇｙｕｎ（Ｄｏ－ＦｌｕｏｒｉｄｅＣｈｅｍｉｃａｌｓＣｏ．Ｌｔｄ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｎｅｗｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ，ｆｌｕｏｒｏｇｒａｐｈｅｎｅｎｏｔｏｎｌｙｍａｉｎｔａｉｎｓｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ，ｂｕｔａｌｓｏｂｒｉｎｇｓｎｏｖｅｌｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｐｈｙｓｉｃｏ－ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｒｅｄｕｃｅｄｓｕｒ ｆａｃｅｅｎｅｒｇｙ，ｅｎｈａｎｃｅｄｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙａｎｄｂｒｏａｄｅｎｅｄｂａｎｄｇａｐｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｆｌｕｏｒｉｎｅａｔｏｍ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｂｒｏａｄｍａｒｋｅｔｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｇｒａｐｈｅｎｅｉｓｕｓｅｄａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｔｏｐｒｅｐａｒｅｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄｇｒａｐｈｅｎｅ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎｏｆｄｏｕｂｌｅｆｕｒｎａｃｅ，ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｒｅｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｆｌｕｏｒｏｇｒａｐｈｅｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄｇｒａｐｈｅｎｅ；ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ 石墨烯是公认的新材料，其应用几乎无所不及，是国家“十三五”新材料发展的重点。
210998523_氟化石墨的用途与制备方法
【开发利用】氟化石墨的用途与制备方法苑金生(原河北省保定市建材局，河北 保定 071000)中图分类号：P619.252;TD985 文献标识码：A 文章编号：1007-9386(2007)04-0025-02氟化石墨是通过氟与碳直接反应而生成的石墨插层化合物。
不同于CF4、C2F6等碳氟化合物而具有独特的化学和物理特性。
早在1914年RUH等通过控制爆炸和燃烧反应合成了灰色的氟化石墨-CF0.29；1947年，G.R u d o r f f通过严格控制反应温度，在410～500℃范围内合成了CF0.676～CF0.989氟化石墨并同时发现，少量氟化氢的存在可起催化作用，使这一反应在低于400℃便可进行；1948年美国人potim等在420～450℃条件下合成了(CF1.04)n高氟化度石墨。
由于没有发现其独特的性质，未了解其实用价值，对氟化石墨的研究没有开展起来。
直到20世纪60年代后期，发现氟化石墨的层间能比石墨的层间能小得多，从而认识到它的固体润滑性的特点, 确定了其使用价值。
此后，对氟化石墨作为固体润滑剂和高能量密度锂电池的正极材料的研究，把氟化石墨这一新型功能材料的研制推向了高潮，其应用越来越广。
氟化石墨不对金属和其他材料产生腐蚀作用，可作为固体润滑剂、电池电极材料、憎水疏油剂、核反应堆材料等，特别是在高速、高压、高温条件下使用，效果更佳，可广泛应用于高速飞机、运载火箭、导弹、坦克、汽车等作润滑剂，在防水、防油、涂料等领域也有着广泛应用前景。
1 氟化石墨独特的性质氟化石墨化学结构式可用(CFx )n来表示。
其中X为不定值，大小为0＜X＜1.25。
氟化石墨的性质随分子式中碳和氟的比值不同而不同。
CF(1-1.25)称为高氟化度石墨，CF(0.5-0.99)被称之为低氟化度石墨，颜色随着氟含量的增加，由灰黑色变为雪白色，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，试验证明，在任意温度下，其磨损寿命优于MoS2作为润滑蜡的添加剂，能显著提高部件的支承负荷和降低润滑部件的表面温度。
固相法制备高纯高氟石墨技术的研究
固相法制备高纯高氟石墨技术的研究目前，阻碍氟化石墨促进高能锂电池快速发展的因素有：氟化石墨的制备技术非常复杂，氟的腐蚀性很强，氟气非常容易爆炸，对设备及工艺安全性要求非常严格；氟化石墨中CF和C2F互含，质量不稳定，氟含量一般只能达到40－50%；杂质（主要是金属离子和氢）含量高。
本课题主要研究内容:1.合成氟化石墨固体氟源的研究，在产品质量相当的情况下选择一种或几种成本较低的无机有机复合氟源进行后续研究；2.氟化石墨合成机理的研究；3.石墨的提纯技术研究，石墨纯度达到99.99%；4.原料F/C比、催化剂品种及添加量对氟化石墨性能影响的研究；5.提高所合成的氟化石墨中CF含量的技术研究；6.制备氟化石墨的专用设备研究；7.氟化石墨的提纯技术研究。
该课题首次利用无机有机复合氟源，采用固相法进行纳米高纯高氟石墨的研究，主要创新点如下：（1）进行无机有机复合氟源的研究，特别是采用无机氟源（包括合成新的无机氟源）可以杜绝氟化石墨中。
（2）进行氯化焙烧、选择性氧化和高温高压酸（盐酸）浸提纯石墨技术的研究。
碳酸钠法、氢氟酸法、氢氧化钠法等提纯石墨虽然各有优点，但是产品的纯度都不高，并且药剂消耗量较大（一般为理论值的3～6倍），对环境的影响较大，加工成本较高，工艺效率偏低；采用预先氯化焙烧、选择性氧化、高温高压、催化提纯技术，具有工艺效率高、加工成本低、药剂消耗量小的优点。
（3）进行高温高压合成氟化石墨以及F含量大于58%的高氟石墨制备技术的研究。
生产高F氟化石墨需要有如下基本条件：第一合成容器的密闭性好，不能有F2外溢；第二保证合成容器中具有一定的压力，提高反应速度，提高产率；第三要有合适的催化剂提高反应速度；第四要有较高的F/C比，保证反应向生成氟化石墨方向发展；第五合成容器内除F2外，尽量减少其它气体与石墨化合的可能性。
本课题预期研究成果较容易实现工业化，可以较大幅度地提高我国石墨产品的技术含量，带动我国鳞片石墨深加工技术的发展，减少高科技石墨产品对外国的依存度，为国家新材料、新技术的发展提供必要的技术保障，提升我国自主创新的能力，为我国尽快成为石墨生产强国发挥积极作用，社会意义巨大。
氟化石墨
谢谢！
物理性质
化学性质
石墨，白色，热稳定性好，耐 腐蚀，电绝缘性好；CF0.5-0.9 属于低氟石墨，黑色，可以做 高能无水电池的阴极。
• 热稳定性，低于350℃没有损 失。 • 润滑性，摩擦系数小，但是难 密封。 • 导电性，氟氢形成共价键，形 成共价键，电阻率高，为 3*106Ωm
• 与碱金属和卤化物反应，生成氟 化碱金属和无定型碳。 • 紫外线照射下的分解CF+RROH 紫外线 C+HF+RRO • 表面能极低，与各液体接触角大： 可以用于钢铁等脱模润滑和防污， 防水剂。 • 氟化石墨做阴极可以与锂组成高 能无水电池。
需要加入导电剂，无水氢氟酸的导电率很低，可加入金属氟化物 和1-20%水。
电解区的隔板材料最好采用离子交换膜，使氢离子易于透过， 并快速产生氢气，有利于提高反应速度，
氟化石墨的特性
• C/F比：CF1-1.26属于高氟
• 耐腐蚀性：浓酸浓碱也无法腐蚀
• 氢还原：CF+1/2H2 01570 专业：矿物加工专业
氟化石墨的合成机理
碳 材 料 与 气 体 直 接 合 成 机 理
固体氟化物合成氟化石墨机 理
前一机理中可知碳材料结晶程 度越好其需要的氟化温度越高； 研究表明，氟化石墨的化学式 为CF或C2F,然而在温度升高 时，却生成大量的CF4降低氟 化石墨的产率，因此氟化石墨 需要较低温度长时间反应才行。 且氟气体有毒，腐蚀性强。
催化合成法
固体氟化物合成工艺
气体氟腐蚀性和毒性强，用氟固体聚合物（四氟乙 烯）与石墨混合，惰性气体氛围，温度320-600. 在石英管中制成。 石墨无水氢氟酸中电解，形成新的氟化石墨。
电解法
氟化石墨合成工艺与设备
氟化石墨
氟化石墨的合成方法我国目前对氟化石墨合成方法的研究工作，正在广泛深入地进行之中。
已有的合成方法，可分为以下几种：直接合成法将固体碳和气体氟在的范围内加热合成。
这一工艺其原料只涉及固体碳和气体氟两种，外界条件只有温度。
反应效果的好坏，只和反应物本身和反应条件有关，是最早的合成方法。
催化合成法在石墨和氟的反应系统中，如果有微量的金属氟化物如、、和存在时，则在低于的条件下也能合成氟化石墨。
金属氟化物在这里起到了“催化”作用。
制得的氟化石墨中，含有微量的金属氟化物。
虽然量微，却改变了氟化石墨的性质，特别是导电率提高了一个数量级。
所用设备和直接合成法相同。
不过对所用的原料纯度要求比较高。
天然石墨含碳量要求大于//01；氟气体纯度要求为//02//31，其中4含量小于251，6小于71；纯度要求大于/81，纯度要求大于/81。
固体与固体合成法前面两种方法都是固体石墨和气体氟合成，气体氟是极毒物质，腐蚀性极强，在高温下反应，生产很不安全。
日本有人研究出用固体含氟聚合物和石墨混合，在惰性气体中，加热至259.制得氟化石墨。
这一合成方法，为安全生产氟化石墨提供了良好的条件，合成反应是在管式电炉中的石英管内进行的。
立式振动反应器合成法在镍制的反应器底部，加装一个振动器，一方面使反应物料混合均匀，另一方面能提高反应速度，使产率和产品质量都能提高。
和回转反应器比较，在工艺条件的控制上，大大地前进了一步。
电解法将碳素或石墨材料在无水氢氟酸中电解，就可生成新的氟化石墨。
具体的说，在阳极和阴极之间使氢氟酸循环，这样可以连续地合成氟化石墨。
本方法是在循环式电解装置中完成的。
电解过程的进行，是通过控制反应液的浓度、反应温度和导电剂添加量等实现的。
下面重点介绍：固相合成工艺、立式振动反应器工艺和电解法合成工艺。
石墨和氟固相合成工艺对参与合成的原材料要求含氟固相物质，主要是含碳、氟及氢的聚合物。
也可以是含少量的硫、氧、氯，如四氟乙烯、六氯丙烯、聚乙酸乙烯树脂萤石和乙烯基萤石等聚合物。
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第26卷 第1期湖 南 大 学 学 报 (自然科学版)Vo1.26,No.1 1999年2月Jo ur nal o f Hunan U niv ersit y(Nat ur al Sciences Editio n)Feb.1999氟化石墨制备新工艺的研究夏金童 征茂平 何莉萍 熊友谊周声劢 陈宗璋(湖南大学化学化工学院,中国长沙,410082) 摘 要 采用一种操作安全、简便的新方法固相法工艺制得了氟化石墨,并对产品用红外光谱、X射线衍射等方法进行了测试,同时探讨了一些影响氟化石墨制备的因素.关键词 固相法,氟化石墨,红外光谱,X射线衍射分类号 O613.7A Study on the Preparation of Graphite Fluoride bythe N ew T echnolog yXia Jint ong Zheng M aoping He Liping Xiong YouyiZhou Sheng mai Chen Zo ngzhang(Co lleg e of Chemistr y and Chemical Engineer ing,Hunan U niv,410082,Chang sha,P R China) Abstract A new,unsophisticated and safe m ethods of g raphite fluo ride pr eparatio n solid-phase metho d technolog y is presented in this paper,and the product is ex am-ined by IR and XRD,otherw ise the factor s on influence the preparatio n o f graphite fluo-ride is discussed.Key words solid-phase method,gr aphite fluoride,IR spectrum,XRD氟化石墨是通过碳和氟在高温下直接反应而生成的石墨层间化合物,分子式一般为(CF)n和(C2F)n,正式名称:前者称为聚单氟碳,后者称为聚单氟二碳.由于氟化石墨具有独特的物理化学特性,所以在科学界与材料界受到特别重视.氟化石墨制备方法很多,如气相直接合成法、电解法等,但都存在许多问题.以气相法为例:气相法指用氟气直接与石墨在高温下反应,氟气来源于电解KF 2HF熔盐,因而阳极的选择极为重要;虽然许多电极在理论上可行,实际使用效果却并不理想.如石墨作阳极时,不仅容易发生阳极效应,降低电流效率,而且在电解过程中容易剥落、碎裂,使用寿命很短.另外,HF和F2均为剧毒危险品,对人体极其有害.有鉴于此,我们采用了一种新的方法固相法新工艺来制备氟化石墨,获得了理想的实验结果.此工艺操作简便,反应所需时间也比其它方法少得多.国家教委博士点基金资助课题收稿日期:1998-06-10.第一作者夏金童,男,43岁,副教授1 实验部分1.1 原料预处理A:石墨料度≤40 m ,纯度≥99.5%.在实验前将石墨粉放在镍舟中,置于石英管内在真空下加热至700℃,保温4h ,以除去吸附在石墨表面的空气、水和有机物质.B:含氟聚合物(PF)在反应前放入沸水中煮沸3h,烘干后备用.1.2 实 验把经过预处理的石墨粉与含氟聚合物按一定比例在有机溶剂中混合均匀,然后放入烘箱中在150℃左右烘干,进而压片放入镍舟中.把镍舟放入高温炉的石英管内并通氮气适量后密封加热.炉温控制在300～600℃.反应一段时间后,取出石英管冷却,即可得到粉状的氟化石墨.2 实验结果及讨论2.1 反应产物的红外光谱及X 射线衍射分析结果固相反应制得的氟化石墨用红外光谱及X 射线衍射进行了分析.若在红外光谱的波数1000～1400cm -1之间有吸收谱带,则存在F-C 键[1],并且谱带强度与被测物的含量(浓度)存在正比关系[2].我们对所制得的样品用红外光谱分析时,发现在波数1219cm -1有一很强的吸收谱带,这是由于F -C 键伸缩振动产生的,如图1所示.此结果与国外文献报道一致[3～4],从而证明我们已制得了氟化石墨.图1 氟化石墨红外光谱图 图2 氟化石墨X 射线衍射图 样品的X 射线衍射结果如图2所示.在2 角为12.8°时,有一宽而强的衍射峰,层间距膨胀为6.916A.进一步研究发现,氟化石墨的X 射线衍射图具有典型的有机聚合物衍射图的特征,即衍射峰较宽,有许多重叠峰.2.2 反应温度对氟化率的影响同一样品(含氟聚合物与石墨的比例即PF /C 相同)在不同温度下反应,以温度460℃为佳,如图3所示,此时氟化率最大.在此温度下反应1h,氟化石墨的收率可达90%30 湖南大学学报(自然科学版) 1999年图3 不同温度下制得的氟化石墨红外光谱图(由上至下分别为a,b ,c)a :350℃ b :560℃ c :460℃以上.若反应温度较低,虽然也有样品生成,但反应速度较慢,也许是因为温度太低,使得反应不能获得足够的能量.另外,若反应温度太高,氟化率也不会显著增加.这是因为以石墨为原料制备氟化石墨时,高温下的反应温度与生成物的分解温度很接近.反应体系一旦达到生成物的分解临界温度,已生成的氟化石墨就会分解为无定形碳.由于氟化石墨的生成反应和分解反应都释放热量,经常引起连锁反应,使得生成与分解同时存在.因而,反应温度太高,不仅反应的收率很低,而且对氟化石墨的质量也有影响.2.3 PF /C 配比对氟化率的影响从图4所示的氟化石墨红外光谱图中可图4 反应原料配比不同时,制得氟化石墨红外光谱图(由上至下分别为a,b ,c)a :PF /C =5 1 b :PF /C =10 1 c :PF /C =20 1以看出:在同样的反应条件下(温度、保温时间相同),含氟聚合物(用PF 表示)与石墨的配比(PF /C )不同时,虽然氟化率有随PF /C增大而增加的趋势,但影响并不显著.合理的解释可以认为在此反应中,含氟聚合物作为反应原料提供氟源.其含量越高,氟化反应进行得愈充分,生成物中所含未反应的石墨也就愈少.但一旦氟源足够,则生成物中的未反应石墨的含量就会很少,因而增多含氟聚合物对氟化率的影响不显著.2.4 三氟化物催化剂的作用我们曾在反应体系中加入一些三氟化物作为催化剂.结果发现:同样的反应条件下,加入三氟化物后,反应收率有所提高.因为氟化石墨的分解除与体系温度有关外,还与体系中高碳氟化物的含量有关.当高碳氟化物含量较高时,氟化石墨会在瞬间分解为无定形碳.在反应体系中加入金属三氟化物作催化剂,可以使高碳氟化物分解为低碳氟化物,从而能够减少氟化石墨的分解,提高氟化石墨的最终收率.2.5 石墨原料粒度的影响氟与石墨的反应主要在接触表面,当表面反应完成后,反应向石墨层间渗透,而后者是极其缓慢的.由于氟的电负性极大,因而F 与C 之间是以共价键结合,扩散速率小,使得氟与石墨的反应以表面反应为主,且制得的氟化石墨为超点阵结构.这一原因使得反应对原料粒度有较高要求,固相法反应制备氟化石墨尤其如此.我们的研究表明,固相法反应原料的粒度只有在40 m 以下才得制得质量较高的氟化石墨,5 m 以下更好.另一个原因是因为氟与石墨的反应是非均相合成反应,所以相与相之间的相互作用程度有很大影响.反应原料粒度越小,原料之间接触面积便越大,也更容易混合均匀,从而更加有利于这一合成反应的进行.31 第1期 夏金童等:氟化石墨制备新工艺的研究 3 结 论1)固相法工艺制备氟化石墨,反应温度对该反应的影响较大.一般说来,在460℃左右,氟化率较高.2)改变反应原料之间的配比,对氟化率虽有影响,但并不显著.3)在反应体系中加入一些金属三氟化物作为催化剂,可降低反应体系中高碳氟化物含量,提高氟化率.4)固相法工艺制备氟化石墨是一种非均相合成反应,因而对反应原料粒度有一定的要求:原料粒度只有在40 m以下才会有好的实验结果.参考文献1 卢涌泉,邓振华.实用红外光谱分析.北京:电子工业出版社,1989.192 杨南如.无机非金属材料测试方法.武汉:武汉工业大学出版社,1990.2373 K it a Y,Wat anabe N,Fuji Y.Chemica l compositio n and cr ystal st ructure o f g r aphit e fluor ide.J Am er Chem So c,1979,101(4):3832～38414 L ag ow R J,Ba dachhape R B,W oo d J L,et al.So me new sy nt hetic a ppro aches to g raphite-flno ride chemistr y.J Chem So c Dalt on T r ans,1974,12:1268～1273(上接第25页)磁场的影响,当水合离子受洛仑兹力作用时,将作螺旋式的圆周运动,且正、负离子旋转方向相反.根据Burton和Daly离子溶剂化的氢键理论模型,离子的溶剂化主要是由离子和极性溶剂分子间的氢键作用.正、负离子通过水分子的氢键结合,如下式: B+OH H(OHH)n OHHA-当正负离子做相反方向旋转时就会将连接在它们之间的氢键扭断,使水的结构发生变化.根据氢键受到破坏这一观点可解释水磁化过程中的许多实验事实,如磁化水的pH 值增大,挥发性加快,难溶盐的溶解度增加,磁化水的密度变小等等.磁化水的滞后效应也可用前述动态平衡解释,因取消磁场时等于搅动了溶液,破坏了原有动态平衡,要建立新的动态平衡需要一定时间.至于电导率变化方向与磁场强度有关得不到解释,这可能是磁场影响电导率的因素很多,如施加磁场的方向、搅动或振动、温度和杂质等有关,目前对这些影响因素还未完全弄清,有待深入研究.参考文献1 克拉辛 著.磁化水.毛钜凡等译.北京:计量出版社,1982.1192 曾北危.环境分析化学.长沙:湖南人民出版社,1975.313 傅献彩,陈瑞华.物理化学:下册.第3版.北京:高等教育出版社,1980.2632 湖南大学学报(自然科学版) 1999年。