[发明专利]一种通过破坏石墨烯周期性提高氟化碳放电电压的方法

说明书

本发明公开一种通过破坏石墨烯周期性提高氟化碳放电电压的方法，使用等离子轰击或者激光刻蚀的方法对石墨烯进行周期性结构的破坏，在进行氟化处理，以得到氟化石墨烯材料。本发明通过破坏石墨烯周期性以提高氟化碳放电电压，该方法操作简单有效。制备的氟化碳材料同时具有C‑F离子键和高比容量，其放电电压高于商业化氟化石墨烯材料。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，更加具体地说，涉及一种通过破坏石墨烯周期性提高氟化碳放电电压的方法，具体地说是通过破坏石墨烯的周期性结构之后进行氟化，从而改变碳氟共价键性质以提高所制备的氟化碳材料放电电压的方法。

背景技术

氟化碳材料是现今国际上高科技、高性能、高效益的新型碳基材料研究热点之一，特别是最近几年氟化碳材料在高能锂原电池领域的快速发展进一步促进其应用推广，因为固态阴极中氟化碳(CFx)化合物的能量密度最高。相较于其他锂原电池，锂/氟化碳电池具有比容量大、电压稳定、工作温度范围宽和使用寿命长等优点。目前，大多数CFx化合物的x值用于Li-CFx电池约为1，理论容量为865mAh·g^-1，还有实际应用中，通过使用石墨可以获得锂一次电池氟化物作为松下电器工业公司的活性材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过破坏石墨烯周期性提高氟化碳放电电压的方法，该方法操作简单有效。制备的氟化碳材料同时具有C-F离子键和高比容量，其放电电压高于商业化氟化石墨烯材料。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

一种通过破坏石墨烯周期性提高氟化碳放电电压的方法，按照下述步骤进行：

步骤1，使用等离子轰击或者激光刻蚀方法对石墨烯进行周期性结构的破坏；

石墨烯具有周期性结构，通过等离子轰击或者激光刻蚀在分子水平通过破坏石墨烯的周期性结构，达到提高其放电电压的目的。具体来说：

等离子轰击，可通过改变轰击电流的大小以找到最大放电电压，气体电离电压为1000±50V，离子聚焦电压为500±50V，等离子轰击的真空度为10^-2Pa，轰击离子为氩等离子体，轰击电流为40—80mA。

激光刻蚀，可通过改变峰值功率的大小以找到最大放电电压，激光波长为1064nm，脉宽75±5ns，重复频率1-30kHz，光斑直径70±5μm，移动步长2±0.1μm，峰值功率为50—80kW。

步骤2，使用氟气对将经步骤1处理的石墨烯进行氟化处理，以得到氟化碳材料。

在步骤2中，将经步骤1处理的石墨烯置于管式炉加热区，安装并检查管式炉气密性后，向管中通入惰性保护气体(如氮气、氦气或者氩气)以排除管式炉内空气；升温至300—500摄氏度，优选380—450摄氏度，进行抽真空，再通入氟气与氢气的混合气体并以惰性保护气体(如氮气、氦气或者氩气)作为载气，保温以进行反应，反应时间为6—12小时，优选8—10小时，待反应结束后随炉冷却至室温20—25摄氏度后取出即可得到氟化碳材料。

在步骤2中，在氟气与氢气的混合气体中，两者体积比为(1—2)：1。

在步骤2中，在10—20分钟内将管式炉由室温20—25摄氏度升至300—500摄氏度。