对于柔性电子设备和产品，非常需要空气稳定、重量轻且导电的碳基薄膜。石墨烯薄膜是单个石墨烯片的宏观组合，由于其出色的电传输性能和柔韧性，具有巨大的潜力来替代传统的脆性热解碳薄膜。但是，石墨烯薄膜的电导率仍不如金属导体，通常在空气中如掺杂后不稳定。我们选择金属氯化物（MoCl5）作为空气稳定的掺杂剂，并制备了具有良好控制的嵌入结构的掺杂石墨烯薄膜。MoCl5改性的石墨烯薄膜显示出创纪录的高电导率（1.73 107 S/m），记录了2190.47 cm² V^-1 s^-1的高迁移率，具有比基准金属（例如Au、Ag、Cu）更优的比电导率，且超低温度系数电阻（1.4×10^-4 K^-1）。重要的是，MoCl5插层薄膜的电导率和整体结构在大气环境中具有出色的稳定性，可广泛应用于电子设备、电磁干扰和能量存储中。
 
Figure 1. a）制备MoCl5嵌入GF（GF-MoCl5）的示意图；b）GF-MoCl5-1的照片；GF（c）和GFMoCl5-1（d）的晶体结构示意图；GF（e）和GF-MoCl5-1（f）的STM图像
 

Figure 2. GF和GF-MoCl5的XPS光谱（a），XRD图（b）和拉曼光谱（c）；GF-MoCl5的SEM图像（d），以及GF-MoCl5中C（e）、Mo（f）和Cl（g）元素的相应元素映射图像； GF-MoCl5的截面形态（h），以及GFMoCl5中C（i）、Mo（j）和Cl（k）元素的相应元素映射图像

 
Figure 3. a）与纯GF和先前文献中报道的一些金属氯化物插层的商用石墨片（PGS）相比，GF-MoCl5的高稳定电导率；b）比较GF-MoCl5和几种金属导体的比电导率；c）霍尔效应测量GF和GF-MoCl5的载流子密度和迁移率；d）GF和GF-MoCl5归一化电阻的温度依赖性

 
Figure 4. a）GF-MoCl5-1在室温下，空气中保持12个月的电导率；b）浸入各种溶剂后，GF-MoCl5-1的电导率比较；插图显示该膜可以耐受在水中剧烈的机械搅拌；c）浸入各种溶剂后，GF-MoCl5-1的XRD图谱；d,e）对于GF-MoCl5-1，D带对G带的相对强度和G带位置的拉曼映射图像；f）在从室温到140°C的循环加热负载下，GF-MoCl5-1的电导率；g）在N₂气氛下，对样品进行热重分析；h）循环弯曲1000次后，5 mm弯曲半径下GF-MoCl5-1的相对电阻变化；i）GF和GF-MoCl5-1的EMI屏蔽性能
 
      相关研究成果于2019年由浙江大学Chao Gao课题组，发表在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。