對于柔性電子設(shè)備和產(chǎn)品，非常需要空氣穩(wěn)定、重量輕且導(dǎo)電的碳基薄膜。石墨烯薄膜是單個石墨烯片的宏觀組合，由于其出色的電傳輸性能和柔韌性，具有巨大的潛力來替代傳統(tǒng)的脆性熱解碳薄膜。但是，石墨烯薄膜的電導(dǎo)率仍不如金屬導(dǎo)體，通常在空氣中如摻雜后不穩(wěn)定。我們選擇金屬氯化物（MoCl5）作為空氣穩(wěn)定的摻雜劑，并制備了具有良好控制的嵌入結(jié)構(gòu)的摻雜石墨烯薄膜。MoCl5改性的石墨烯薄膜顯示出創(chuàng)紀(jì)錄的高電導(dǎo)率（1.73 107 S/m），記錄了2190.47 cm
2 V
-1 s
-1的高遷移率，具有比基準(zhǔn)金屬（例如Au、Ag、Cu）更優(yōu)的比電導(dǎo)率，且超低溫度系數(shù)電阻（1.4×10
-4 K
-1）。重要的是，MoCl5插層薄膜的電導(dǎo)率和整體結(jié)構(gòu)在大氣環(huán)境中具有出色的穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、電磁干擾和能量存儲中。
Figure 1. a）制備MoCl5嵌入GF（GF-MoCl5）的示意圖；b）GF-MoCl5-1的照片；GF（c）和GFMoCl5-1（d）的晶體結(jié)構(gòu)示意圖；GF（e）和GF-MoCl5-1（f）的STM圖像
Figure 2. GF和GF-MoCl5的XPS光譜（a），XRD圖（b）和拉曼光譜（c）；GF-MoCl5的SEM圖像（d），以及GF-MoCl5中C（e）、Mo（f）和Cl（g）元素的相應(yīng)元素映射圖像； GF-MoCl5的截面形態(tài)（h），以及GFMoCl5中C（i）、Mo（j）和Cl（k）元素的相應(yīng)元素映射圖像
Figure 3. a）與純GF和先前文獻(xiàn)中報道的一些金屬氯化物插層的商用石墨片（PGS）相比，GF-MoCl5的高穩(wěn)定電導(dǎo)率；b）比較GF-MoCl5和幾種金屬導(dǎo)體的比電導(dǎo)率；c）霍爾效應(yīng)測量GF和GF-MoCl5的載流子密度和遷移率；d）GF和GF-MoCl5歸一化電阻的溫度依賴性
Figure 4. a）GF-MoCl5-1在室溫下，空氣中保持12個月的電導(dǎo)率；b）浸入各種溶劑后，GF-MoCl5-1的電導(dǎo)率比較；插圖顯示該膜可以耐受在水中劇烈的機械攪拌；c）浸入各種溶劑后，GF-MoCl5-1的XRD圖譜；d,e）對于GF-MoCl5-1，D帶對G帶的相對強度和G帶位置的拉曼映射圖像；f）在從室溫到140°C的循環(huán)加熱負(fù)載下，GF-MoCl5-1的電導(dǎo)率；g）在N
2氣氛下，對樣品進(jìn)行熱重分析；h）循環(huán)彎曲1000次后，5 mm彎曲半徑下GF-MoCl5-1的相對電阻變化；i）GF和GF-MoCl5-1的EMI屏蔽性能
相關(guān)研究成果于2019年由浙江大學(xué)Chao Gao課題組，發(fā)表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.09.066）上。原文：Environmentally stable macroscopic graphene film with specific electrical conductivity exceeding metals。
