1、什么是氟化石墨
氟化石墨是石墨碳与氟直接反应而制得的一类层间化合物，其化学结构式可用（CFx）n表示，其中F/C比（x）为不定值，变化区间为0<x<1.25。氟化石墨的性质随分子中x值而不同，x=1-1.25称为高氟化度石墨，x=0.5-0.99被称之为低氟化度石墨，氟化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。
由于氟化石墨具有许多优异性能，在军事、航空、航天、冶金、机电、化工及特种材料领域具有广泛应用，是当前最具经济前景的新型石墨制品。
2、氟化石墨的合成方法
（1）直接合成法
固体碳和气体氟在一定的范围内加热反应，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，此是最早的合成方法，也是最成熟的工业生产方法。
（2）催化合成法
在石墨和氟气的反应系统中，如果有微量的金属氟化物存在时，则在低于正常条件下也能实现氟化，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。
（3）固-固合成法
该法利用固体含氟聚合物和石墨混合，在惰性气体中加热至260℃制得氟化石墨，这一合成方法在安全性上得到改善，但氟化程度较低，产品不均匀。
（4）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，即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，本方法通过控制反应液的浓度、电解温度和导电剂添加量等实现的，但氟化程度较低，产物F/C不均匀，该法的工艺仍在进一步完善之中。
虽然氟化石墨的研究始于一个世纪以前，但工业化技术只是被美国、日本等少数几个公司掌握，我国氟化石墨尚未实现工业化，目前，氟化石墨的价格在1030万美元/吨。
3、氟化石墨的用途
（1）固体高效润滑剂
高氟化度石墨比原石墨、二硫化钼（MoS2）等具有更高的润滑性，这种高氟化石墨的结构为交错层状，面层碳原子2p电子参与Sp3杂化与氟原子形成共价键，从而使氟化石墨失去了部分导电性。层面的上下表面密布结合着氟原子，由于氟原子的电负性，相邻层面的氟原子之间存在着斥力，使碳层的层间距由石墨的3.35Å伸展至7.08Å，层间能由石墨的39.681 kJ/mol降至8.365kJ/mol，因此层面容易滑动，润滑性更强。
实验表明：在高温、高压及高载荷（882kg/cm2）条件下，高氟化石墨仍然保持良好的润滑性能，因此被称为“润滑之王”。
通过电解熔盐KF•2HF制取氟气，再将氟气与石墨在500℃时进行反应，制备出了氟化石墨材料，并对氟化石墨、石墨、二硫化钼进行摩擦因数测试。结果发现氟化石墨摩擦因数小于石墨和MoS2，证明了氟化石墨的确有优良的润滑性能
（2）高能量密度锂氟化碳电池电极材料
氟化石墨具有很好的化学、热压稳定性，表面能极低，电活性极高，适合作高能电池阳极材料CF0.5-0.99的氟化石墨最适合做高能电池阳极材料，含氟量高有利于减少阳极体积，使电池小型化。
最近几年，锂氟化碳电池电极材料成为氟化石墨的最大应用领域。
高氟化石墨CF1.1-1.26虽然含氟量高，却由于电阻率过大，需要加入离子导电剂Li。采用低氟化石墨作为锂电池电极材料，原位合成锂氟电极。研究表明，该反应具有适用温度范围广，放电电动势高且平稳，高能量密度，安全环保，自放电慢，使用寿命可达10年以上。
利用氟气与氦气的混合气体在不同的温度下制备功能化氟化石墨，分别制备出了氟碳比为0.89、0.66和0.47的氟化石墨。结果表明：性能最佳的氟化石墨的氟碳比为0.47，其放电电压最高可达到2.8V，制备的氟碳比为0.89的氟化石墨，其比容量可达到721mA/g。
（3）疏水防油材料
由于氟原子的引入，氟化石墨的表面吉布斯自由能显著降低，层间能非常小，完全不为水所湿润。氟化石墨是一种最憎水的材料之一，这是因为它的强共价性和C-F健低极化所致。
比如在石蜡上水的接触角为90°-100°，即便是目前最难润滑的聚四氟乙烯，其接触角也只有110°左右，而水对氟化石墨的接触角却高达145°左右，所以氟化石墨可以用作高性能防水剂或疏水材料。
（4）氟化石墨纤维散热材料
氟气与石墨纤维反应制成的氟化石墨纤维，可以用来制造电子测试器的散热材料。
（5）吸音材料
氟化石墨涂于有机物的表面可制得吸音材料，用于内燃机及其他尾气排放处，减少噪声污染。
（6）脱模剂和研磨剂
氟化石墨的低表面能使它可用于为模铸、胶合板成型、粉末成型、烧结精压及塑料金属模的脱模剂，并可作研磨剂，用于光学器件的研磨。
（7）碱性锌锰电池正极添加剂
氟化石墨还可以碱性锌锰电池的正极添加剂，氟化石墨能够显著地提高电池的放电容量，其最佳的添加剂含量为5%，不同氟化度的氟化石墨增加电池放电容量的幅度也不同，其中含氟量为35%时效果最佳。
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