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According to the composition of substances, release agent can be divided into organic and inorganic two types, inorganic release agent includes mica powder, graphite powder, etc., organic release agent mainly includes organic silicon, organic fluorin. According to the service life, release agent can be divided into one-time release agent and semi-permanent release agent. This paper introduced several kinds of releasing agent, summarized and analyzed the advantages of semi-permanent release agent and the present situation of domestic and foreign research, and prospected the future of release agent.

In this work, recent progresses made in the development of membranes with ultrahigh permeation rate for reverse osmosis (RO) and membrane distillation (MD) are briefly summarized and the future prospect of those membranes is discussed. In fabrication of ultrahigh permeation RO membranes, carbon nanotube, aquaporin, graphene and fluorous oligoamide nanorings were used and in all of them several orders of magnitude higher fluxes than the conventional commercial membranes were achieved. Ultrahigh MD membranes were fabricated mostly from carbonaceous materials also with several orders of magnitude higher fluxes than conventional commercial membranes, except for those made of ultrathin polymeric material, which demonstrated a high flux at a low transmembrane temperature difference. Despite these remarkable achievements, it was concluded that many challenges would be encountered to produce a sufficient amount of water by the so-called membrane chips.

AbstractInterfacial chemistry plays a crucial role in determining the electrochemical properties of low‐temperature rechargeable batteries. Although existing interface engineering has significantly improved the capacity of rechargeable batteries operating at low temperatures, challenges such as sharp voltage drops and poor high‐rate discharge capabilities continue to limit their applications in extreme environments. In this study, an energy‐level‐adaptive design strategy for electrolytes to regulate interfacial chemistry in low‐temperature Li||graphite dual‐ion batteries (DIBs) is proposed. This strategy enables the construction of robust interphases with superior ion‐transfer kinetics. On the graphite cathode, the design endues the cathode interface with solvent/anion‐coupled interfacial chemistry, which yields an nitrogen/phosphor/sulfur/fluorin (N/P/S/F)‐containing organic‐rich interphase to boost anion‐transfer kinetics and maintains excellent interfacial stability. On the Li metal anode, the anion‐derived interfacial chemistry promotes the formation of an inorganic‐dominant LiF‐rich interphase, which effectively suppresses Li dendrite growth and improves the Li plating/stripping kinetics at low temperatures. Consequently, the DIBs can operate within a wide temperature range, spanning from −40 to 45 °C. At −40 °C, the DIB exhibits exceptional performance, delivering 97.4% of its room‐temperature capacity at 1 C and displaying an extraordinarily high‐rate discharge capability with 62.3% capacity retention at 10 C. This study demonstrates a feasible strategy for the development of high‐power and low‐temperature rechargeable batteries.

LiNixMnyCozO2 cathode materials combined with Si‐based anode materials are current state‐of‐the‐art high energy density chemistries for lithium ion batteries. Increasing the upper cut‐off voltage is an intriguing approach to achieve even higher energy density in lithium ion batteries. However, poor oxidation stability of the state‐of‐the‐art electrolytes leads to transition metal dissolution (TMD), migration, and deposition (TMDMD) on the negative electrode, followed by sudden and rapid capacity fade. Furthermore, the chemical instability of the lithium hexafluorophosphate causes hydro‐fluoric acid to develop, which targets the native SiOx layers on silicon anodes and breaks the chemical bond to the carboxymethylcellulose sodium salt binder. Herein, a fluorine‐rich electrolyte formulation consisting of lithium‐bis(fluorsulfonyl)imide with fluoroethylene carbonate (FEC): bis(2,2,2,) trifluoroethyl carbonate (BFEC) was applied in NMC811||10%SiOx‐90%graphite cells to achieve high oxidation stability and prevent TMD and deposition. Up‐to‐date, this is the premier electrochemical performance reported in literature with a capacity retention of 94.5% and 92.2% with 0.5 °C and 4.5 V upper cut‐off voltage cycling at 20 and 40 °C after 100 cycles, respectively. The post mortem analysis showed that stabilization is achieved by forming inorganic‐ and salt‐rich interphases that protect the electrolyte versus decomposition at the electrode.

L'objectif de ces travaux de thèse était de synthétiser des nanomatériaux hautement diffusant à faible absorption neutronique, constitués uniquement de carbone et de fluor, ceci afin de combler le gap de réflectivité des neutrons lents dans la plage de vitesse des neutrons 90-600 m/s (se situant entre le meilleur supermiroir et le graphite). Les matériaux retenus étaient des nanodiamants de diamètre calibré (5 nm) et des graphites fluorés. Parmi les graphites fluorés, la phase (C2F)n, possède la distance interfeuillet la plus élevée (9 Å) permettant une réflectivité jusqu'à 220 m/s. Malgré la difficulté d'obtention de cette phase (C2F)n, de par son domaine de température de fluoration restreint (350-400 °C), la tendance à la surfluoration et le risque d'exfoliation, nous sommes parvenus à synthétiser des poudres de graphites fluorés à haute teneur en (C2F)n dont la teneur maximale obtenue est de 96 % de (C2F)n, avec une distance interplannaire d'environ 9 Å. Les mesures de réflectivité des neutrons sur ces échantillons ont révélé qu'un graphite fluoré riche en (C2F)n peut être utilisé comme un réflecteur efficace pour les neutrons lents. Des feuilles de graphites ont également été fluorées afin de palier l'impossibilité de densifier les poudres de graphite fluoré, critère essentiel pour la création de réflecteurs de neutrons. Des taux élevés en (C2F)n ont été obtenus, soit ~75 % et aucune exfoliation n'a été constatée. Toutes ces caractéristiques font que les feuilles de graphite fluoré se révèlent très prometteuses en tant que réflecteurs de neutrons lents. Les nanodiamants de détonation choisis pour ce travail, car disponibles en quantité industrielle, contiennent en surface une couche de carbone sp2 et des groupements hydrogénés et oxygénés absorbeurs de neutrons, ainsi que des impuretés métalliques activables sous flux neutronique. Il est montré dans ces travaux de thèse que l'utilisation de dichlore permet d'éliminer efficacement les impuretés métalliques des nanodiamants de détonation, et que la combinaison avec du fluor moléculaire convertie les groupements hydrogénés et oxygénés à la surface de ces nanoparticules en liaisons C-F apportant un caractère hydrophobe empêchant tout adsorption de molécules d'eau. Une méthode de concentration des impuretés métalliques a été développée au cours de ces travaux de thèse, ce qui a permis de lever le verrou que représente la limite des détections des appareils de caractérisation utilisés. Il s'est également avéré que le suivi de la température de combustion des nanodiamants de détonation constituait un bon indicateur de la pureté de ces derniers. Par ailleurs, la combinaison des traitements de chloration et de fluoration a permis d'augmenter de 200 °C la stabilité thermique de ces composés
The aim of this PhD work was to synthesize highly scattering nanomaterials with low neutron absorption, consisting solely of carbon and fluorine, in order to close the slow neutron reflectivity gap in the 90-600 m/s neutron velocity range (between the best supermirror and graphite). The materials selected were nanodiamonds with a calibrated diameter (5 nm) and fluorinated graphites. Among fluorinated graphites, the (C2F)n phase has the highest interplanar distance (9 Å), enabling reflectivity of up to 220 m/s. Despite the difficulty of obtaining this (C2F)n phase, due to its restricted fluorination temperature range (350-400°C), the tendency to over-fluorinate and the risk of exfoliation, we successfully synthesized fluorinated graphite powders with a high (C2F)n content, with a maximum content of 96 % (C2F)n and an interplanar distance of around 9 Å. Neutron reflectivity measurements of these samples revealed that (C2F)n-rich fluorinated graphite can be used as an effective reflector for slow neutrons. Graphite foils have also been fluorinated to overcome the impossibility of densifying fluorinated graphite powders, an essential criterion for the creation of neutron reflectors. High levels of (C2F)n were also obtained, i.e. ~75%, and no exfoliation was observed. All these characteristics make fluorinated graphite foils very promising as slow neutron reflectors. The detonation nanodiamonds are chosen for the purpose of developing new slow neutron reflectors because they are available in industrial quantities. They unfortunately contain a sp2 carbon shell on their surface and hydrogenated and oxygenated neutron-absorbing impurities, as well as metallic impurities that can be activated under neutron flux. It was shown in this study that the use of chlorine effectively eliminates metallic impurities from detonation nanodiamonds, and that the combination with molecular fluorine converts the hydrogenated and oxygenated groups present on the surface of these nanoparticles into C-F bonds, providing a hydrophobic character that prevents any subsequent adsorption of water molecules. A method for concentrating metallic impurities was developed during the course of this PhD work, which made it possible to overcome the detection limit of the characterization equipment used. It also proved that the combustion temperature of detonation nanodiamonds was a good indicator of their purity. In addition, the combination of chlorination and fluorination treatments increased the thermal stability of these compounds by 200 °C

Les fluorures (NbF5, MoF6 et WF6) et les oxyfluorures (VOF3 et CrO2F2) de métaux de transition sont intercalés dans le graphite sous atmosphère oxydante de fluor. Ces composés sont utilisés en tant que précurseurs dans le but de réaliser un échange fluor-oxygène via un composé oxygéné à base de silicium : l'hexaméthyldisiloxane (HMDSO). Un mécanisme d'échange en deux étapes est proposé. Ces nouveaux matériaux présentent une réserbililité partielle vis-à-vis de l'intercalation électrochimique du lithium. De la même façon la réactivité des fluorures inorganiques (BF3, TiF4, NbF5, IF5, MoF6, et WF6) avec les nanotubes multiparois, élaborés par voie catalytique (Co/AI2O3), est étudiée en présence du fluor. Le processus de purification suivant, traitement thermique et lavage acide, est préalablement effectué. L'étude par DRX montre une intercalation partielle des nanotubes. Une modification des propriétés électroniques a pu être mise en évidence par RPE. La fluoration du [70] fullerène à une température de 320 °C, permet d'obtenir un matériau présenant une faible dispersion en composition. La liaison C-F est de type ionocovalente pour une longueur de 0,149 nm. Sa structure cristalline est cubique face centrée (cfc, a = 1,7949 nm). Les tests électrochimiques montrent, outre une défluoration de la molécule de C70, une intercalation réversible de lithium ; ces deux phénomènes étant en compétition. La réduction de fluorures de graphite (covalents et ioniques) par différentes méthodes (thermique, chimique, électrochimique) conduit à l'obtention de carbones désordonnés. Le stockage du lithium par voie électrochimique s'y effectue par l'intermédiaire de deux phénomènes situés à E<0,2V et à E>0,8V. Le premier est attribué à l'insertion du lithium entre les plans graphitiques ainsi qu'à l'absoption de lithium dans les pores créés par le processus de réduction. A plus haut potentiel la dissociation des liaisons LiX de bord de plans conduit à une capacité suplémentaire

Pour répondre aux problématiques d'usure précoce des pièces mécaniques causée par des pressions et températures élevées d'utilisation, des nanolubrifiants constitués de nanocarbones fluorés, connus pour leurs faibles coefficients de frottement et haute stabilité thermique ont été synthétisés. Pour améliorer ces propriétés, des précurseurs nanocarbonés de dimensionnalités différentes, et des procédés de synthèse gaz-solide variés ont été employés. Ainsi, une structure fermée comme les nanofibres de carbone NFCs (1D, tubulaire), ouverte comme le mélange nanodisques / nanocônes de carbone NDCs (majoritairement 2D, discotique) et intermédiaire avec les noirs de carbone graphitisés NCGs (0D, sphérique) ont été fluorés, d'une part avec le fluor moléculaire gazeux et d'autre part avec le fluor atomique produit par décomposition thermique d'un agent solide. Les mécanismes de fluoration / défluoration ont été proposés à l'aide de différentes techniques de caractérisation complémentaires (RMN du solide, MEB, MET, AFM, DRX) pour l'ensemble des matrices étudiées. Des matériaux présentant un gain de stabilité thermique de plusieurs dizaines de degrés comparativement aux matériaux fluorés de la littérature ont été élaborés, et une nouvelle méthode de synthèse dite " fluoration flash " a été mise au point pour étendre encore cette tenue en température. Les bonnes propriétés tribologiques de ces matériaux ont également été démontrées, notamment à 160°C et ceci quel que soit le mode de fluoration. Par la suite, des vernis à base de résines siliconées et chargés en nanofibres de carbone fluorées ont été formulés. Le revêtement composite présente une stabilité thermique supérieure à 400°C comme démontré par l'étude de son mécanisme de dégradation en température, notamment par couplage ATG-FTIR. D'un point de vue tribologique, les coefficients de frottement mesurés à température ambiante et 160°C sont inférieurs à 0,1 et les tribofilms obtenus ont été caractérisés par analyse MEB et EDX.

Sa conductivité électronique ou encore sa transparence optique sont autant de propriétés physico-chimiques singulières du graphène qui expliquent le nombre accru de méthodes d’exfoliation de précurseurs graphitiques développées pour l’obtention de ce matériau. Pour palier à l’utilisation d’un oxyde de graphite/graphène caractérisé par une chimie de surface mal maitrisée, des graphites fluorés, de cristallinité mais aussi de concentration en fluor variables, ont été préparés par fluoration de graphite sous fluor moléculaire pur après optimisation des paramètres. Les précurseurs, que ce soit par fluoration dynamique ou statique, ainsi obtenus ont été caractérisés finement : diffraction des rayons X, spectroscopies IR et Raman et leur texture sondée par Microscopie Electronique à Balayage et à Transmission. Suite à cela, trois méthodes d’exfoliation ont été mises en place, basées sur des mécanismes différents : i) une exfoliation par choc thermique, déjà connue mais dont les mécanismes de décomposition ont été affinés dans cette étude, ii) une exfoliation en voie liquide, avec l’utilisation pour la première fois d’un graphite fluoré pour la synthèse de graphène fluoré multi feuillets par voie électrochimique pulsée, et enfin iii) une méthode originale, peu conventionnelle, basée sur l’interaction laser femtoseconde/graphite hautement fluoré pour induire des mécanismes de réduction contrôlée, et surtout d’exfoliation de la matrice. Ces méthodes ont permis de mettre en évidence l’intérêt de la présence de fluor dans la course actuelle pour la synthèse de graphène, et ont montré l’obtention de matériaux graphéniques,possédant une fonction résiduelle fluorée intéressante pour certaines applications
Its electronic conductivity or its optical transparency are unequaled physicochemicalproperties of graphene which explain the increased number of exfoliation methods based ongraphitic precursors to obtain this material. To overcome the use of a graphite/graphene oxidecharacterized by a poorly controlled surface chemistry, graphite fluorides, with variablecrystallinity and also fluorine concentration, were prepared by fluorination of graphite under puremolecular fluorine atmosphere after optimization of the process parameters. The obtainedprecursors, whether by dynamic or static fluorination, were characterized : X-Ray diffraction, FTIRand Raman spectroscopies for the structure, and their texture probed by Scanning andTransmission Electron Microscopy. After that, three methods of exfoliation were developed, basedon different mechanisms: i) a thermal shock, already known but decomposition mechanisms wererefined in this study, ii) an exfoliation within liquid medium by pulsed electrochemical treatment,using for the first time a fluorinated graphite for the synthesis of few-layered fluorinated grapheneand finally iii) an unconventional method, based on the interaction between femtosecond laser andhighly fluorinated graphite to induce mechanisms like controlled reduction, and especially for thisstudy exfoliation of the matrix. These methods have permit to highlight the interest of fluorine inthe current race for the synthesis of graphene, and have shown the production of graphenematerials, having an interesting fluorinated residual functionalization for some applications

Des fluorures de graphite ont été préparés à température ambiante en présence de F2-HF-MFn, MFn étant BF3 ou un fluorure de chlore préparé à partir de Cl2 ou de KCl, puis traités thermiquement sous fluor. La synthèse a également été réalisée sur un micropilote en vue d'une industrialisation. Afin de mieux comprendre le comportement des matériaux lors d'utilisations comme lubrifiant solide et comme cathode dans des piles au lithium, ces composés ont été caractérisés. La DRX a permis de déterminer la structure des composés. L'identification et la quantification des espèces intercalées ont été réalisées par RMN 19F, 11B et 1H, et par RPE. La covalence de la liaison C-F a été évaluée par RMN 13C et InfraRouge. Ce travail a permis d'obtenir une large gamme de matériaux aussi compétitifs que ceux déja connus et commercialisés pour les applications citées

LES PROPRIETES TRIBOLOGIQUES INTRINSEQUES DES COMPOSES LAMELLAIRES SONT GENERALEMENT ATTRIBUEES A LA PRESENCE DE GAP DE VAN DER WAALS DANS LEUR STRUCTURE. LA POSSIBlLITE DE FAIRE VARIER DE MANIERE CONTROLEE LA STRUCTURE CRISTALLINE ET LA STRUCTURE ELECTRONIQUE DU GRAPHITE PAR PROCESSUS D'INTERCALATION PE DIFFERENTES ESPECES CHIMIQUES (ELECTROPHILE, NUCLEOPHILE. . . ) EST UTILISEE POUR ETUDIER DE FACON PLUS APPROFONDIE LES PROCESSUS DE REDUCTION DU FROTTEMENT PAR LES COMPOSES DE BASSE DIMENSIONNALITE. TROIS FAMILLES D'INTERCALANTS SONT ETUDiEES ET LES PROPRIETES TRIBOLOGIQUES SONT CORRELEES AUX EVOLUTIONS STRUCTURALES ET CHIMIQUES
INTRINSIC TRIBOlOGICAL PROPERTIES OF LAMELLAR COMPOUNDS ARE USUALLY ATTRIBUTED TO THE PRESENCE OF VAN DER WAALS GAPS IN THEIR STRUCTURE. THE CONTROLED VARIATION OF THE GAAPHlTE'S CRYSTAL AND ELECTRONIC STRUCTURE BY INTERCALATION PROCESSES OF DIFFERENT SPECIES (ELECTROPHILE. NUCLEOPHILE. . . ) GIVE A POSSIBILITY TO STUDY IN A MORE DEEPLY WAY THE FRICTION REDUCTION PROCESSES FOR LOW DIMENSIONAL COMPOUNDS. THREE GROUPS OF INTERCALANT ARE STUDIED AND TRIBOLOGICAL PROPERTIES ARE CORRELATED TO STRUCTURAL AND CHEMICAL EVOLUTIONS

This master’s thesis is focused on preparation and analysis of ultrathin CaF2 (calcium fluoride) films on a graphene substrate. CaF2 was deposited in UHV conditions at substrate temperatures in the range from 20 °C to 400 °C. The material was deposited on Si(111) with a native SiO2 layer and on a substrate with a CVD graphene layer. The deposited films were analyzed by XPS, AFM and SEM. Moreover four different sample holders for deposition purposes were designed in this work.

碩士
國立中央大學
能源工程研究所
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Graphene field-effect transistors often affect the electronic properties, because of charge scattering, impurities, and residues on the substrate. Therefore, research has proposed the suspended graphene device, the suspended structure to avoid the influence of substrate factors. The essential properties of graphene are maintained. However, the suspended graphene device can be made with small size and difficult processes, this experiment chooses to use a self-assembled film to make a device. The half suspended structure can improve the electrical properties of the graphene device. Results of this research are as follows. (1) This experiment uses thermal evaporation to the modified substrate, the contact angle 34.36° increase to 115.26°. (2) Using modified substrate transfer graphene, the graphene does not have bonding with the fluorine atom, and it does not affect the graphene quality. (3) The surface roughness of the modified substrate is 2.09 nm higher than the unmodified substrate. Therefore, the increased mobility is not mainly related to the roughness of the substrate. (4) Using the polymer transfer graphene on the modified substrate, which contributes to electrical improvement. Electron mobility and hole mobility of the wet transfer can be increased by 6.42% and 29.65%. Electron mobility and hole mobility of the dry transfer can be increased by 296.32% and 300.00%. (5) Using direct transfer (Drc-FS), the F-SAM can successfully increase mobility without alter the graphene lattice. Compared with the common wet transfer, the electron mobility is increased by 600.23 % and the hole mobility is increased by 713.01 %.