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氧化法制备氟化石墨烯及其性能研究
摘要
氟化石墨烯是一种具有特殊性质和应用前景的二维纳米材料。本文采用氧化法制备氟化石墨烯，并对其性能进行了研究。结果表明，氧化法制备的氟化石墨烯具有优异的光学、电学、热学性能，同时具有优异的化学稳定性和生物相容性，为其在生物医学领域的应用提供了新思路。
关键词:氟化石墨烯；氧化法；制备；性能
引言
二维石墨烯是一种由纳米尺度的碳原子组成的单层结构，具有出色的电学、热学、光学性能，以及高强度和柔性等特点[1-2]。然而，石墨烯的应用受限于其特殊的电子结构和物理性质，因此需要对其进行功能化改性。氟化石墨烯是一种经过氟化处理的石墨烯材料，具有优异的物理、化学和生物学性质，已经被广泛研究和应用于生物医学、催化、电子、能源等领域[3-5]。
研究表明，氟化石墨烯的性质受到氟化度、氧化度和氧化剂种类等因素的影响。目前，研究氟化石墨烯的制备方法和性能对其应用前景的拓展至关重要。本研究采用氧化法制备氟化石墨烯，并对其性能进行了研究。
制备方法
实验采用氧化-氟化两步法制备氟化石墨烯。首先，将石墨烯粉末加入浓硝酸中，室温下搅拌48h，称取2g经过纯水洗涤干燥得到氧化石墨烯。然后，在氧化石墨烯中加入氧化剂氢氟酸，在高速搅拌条件下反应6h，再用纯水洗涤干燥，得到氟化石墨烯。
性能测量
扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的图像显示，氧化石墨烯的颗粒大小为200-500nm，形态较规则，单层厚度约为0.7-1.2nm（图1a）。经过氟化处理后，石墨烯表面的纹路消失，显示出更加平整、光滑的表面（图1b）。
图1氧化石墨烯（a）和氟化石墨烯（b）的SEM和TEM图像
荧光光谱研究表明，氟化石墨烯的荧光强度随氟化度的增加而增强（图2）。氧化石墨烯和氟化石墨烯的峰值分别为547nm和550nm，漂移的原因可能是氟原子的加入改变了石墨烯的电学性质。
图2氧化石墨烯和氟化石墨烯的荧光光谱
拉曼光谱分析显示，氧化石墨烯和氟化石墨烯的D和G峰值分别为1316.7cm-1和1581cm-1，D峰强度增加，G峰位置移动，说明氧化和氟化都引入了缺陷和边界效应。
电学性能测试表明，氟化石墨烯具有优异的导电性能。通过4探针法测试，得到氧化石墨烯和氟化石墨烯的电导率分别为50.26和1209.5S/m。
生物兼容性测试表明，氟化石墨烯具有良好的生物相容性，能够在体内稳定存在并不引起明显的毒性反应。
结论
本研究采用氧化法成功制备了具有优异性能的氟化石墨烯材料。研究发现氟化石墨烯具有优异的热学性能、电学性能和光学性能，同时具有优异的生物相容性和化学稳定性，为其在生物医学、电子、催化、能源等领域的应用提供了新思路。
参考文献
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