超临界二氧化碳剥离氟化石墨烯(3)
氟化石墨烯中的氟原子可以通过亲核取代反应被修饰，形成功能化的氟化石墨烯。同时，氟化石墨烯的溶解性或分散性优于石墨烯，有利于其改性和功能化。Şahin[21]等人研究表明将氟化石墨只氟化单侧的半氟化石墨烯较为稳定，半氟化石墨烯的未氟化一侧可以进一步改性和功能化。
在碱金属存在的情况下，氟化石墨烯可以与多元醇发生取代反应，生成羟基功能化氟化石墨烯。这种方法相对于用强氧化剂进行表面进行改性的方法较为温和，保持了其机械性能，不会对氟化石墨烯的结构造成破坏和刻蚀。
1.3 氟化石墨烯的研究进展
氟化石墨烯的研究现处于初期起步阶段，经报道的氟化石墨烯的制备方法主要为化学反应法和物理剥离法两种。物理剥离法主要有机械剥离法和液相剥离法。
1.3.1化学反应法
化学反应法一般是用氟化剂氟化合成氟化石墨烯。Viktor G.Makotchenko[22]等用ClF3作为氟化剂对石墨进行氟化获得氟化石墨，再高温热膨胀，从而获得了氟化石墨烯。但是这种氟化石墨烯结构并不理想，不是单层而是多层的氟化石墨片层堆积在一起。Wang Jin-qing[23]研究小组用HF作为氟化剂，用氧化石墨烯为原料，通过水热法制得氟化石墨烯。这种氟化石墨烯片层很薄，但是其反应温度高至180度，反应时间较长。
化学反应法制备氟化石墨烯中氟化剂有剧毒性，对环境污染严重，且价格昂贵成本高。多数的化学反应法在高温下制备，实验条件要求相对苛刻。
1.3.2 机械剥离法
R.R.Nair课题组采用机械剥离法制备的氟化石墨烯尺寸比较小，结构也被破坏。Withers F[24]等人以天然石墨为原料，将氟化石墨置于衬底上通过机械剥离来获得氟化石墨烯片层，所制备的氟化石墨烯片层尺寸也比较小。
机械剥离法制备的氟化石墨烯不仅尺寸较小所制备的氟化石墨烯很少是单层的或者少数片层的。
1.3.3 液相剥离法
Wang Jin-qing研究小组人员以甲基吡咯烷酮为插层试剂、商业化的氟化石墨为原料，加热插层至氟化石墨层中，再通过超声处理得到的氟化石墨烯质量较好。
与机械剥离法相比液相剥离法更加温和可控。与化学反应法相比液相剥离法采用商业的氟化石墨原料价格更为低廉，且该方法简单、方便，易于大量生产[25-26]。
1.4 超临界流体技术
1.4.1 超临界流体概述
物质在不同的温度和压力条件下，表现出液体、气体、固体等的状态变化。临界点是指在特定的温度、压力下，出现液体与气体界面消失现象的点[27-28]。如图1.3所示，超临界流体是指温度和压力处于临界点以上区域的流体。超临界流体要求其温度和压力都大于临界点，当温度大于临界点但是压力并不大于临界点表现为气态，当压力大于临界点但是温度并不大于临界点表现为液态。流体的密度、溶解度、粘度、热容量、介电常数等所有物性在临界点附近会发生急剧的变化[29]。
图1.3 超临界流体温度压力示意图
超临界流体综合了液体和气体的物理化学性质。它的密度与液体相似，粘度与气体相似，扩散系数介于气体和液体之间，表面张力接近零，介电常数大。它既具有气体易于扩散和运动的特性，传质速率远远高于液体，又具有与类似液体溶剂的溶解能力。因此，超临界流体利于进行传质和传热过程。此外，超临界流体对改变操作条件特别敏感，在临界点附近温度、压力的微小变化，都会引起其密度和溶解度很大的变化，这一个特性使其可以作为良好的溶剂。超临界流体也具有低的化学活泼性和毒性，它的操作条件可以在低温下进行[30-31]。
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