本文要點(diǎn)：

　　1、通過滴鑄和低溫干燥工藝來(lái)合成并入有柔性H3PO4的PI /PVA復(fù)合膜；

　　2、在激光直接寫入過程中，實(shí)現(xiàn)了同步原位P摻雜和H3PO4激活；

　　3、P摻雜多孔石墨烯具有更高的孔隙率和更好的親水性；

　　4、優(yōu)化的P摻雜MSC表現(xiàn)出55.5mFcm -2的優(yōu)異面積電容，顯著提高電化學(xué)性能。

　　碳電極的雜原子修飾是提高其電化學(xué)性能的有效途徑。本文，重慶大學(xué)Yifan Rao（第一作者）與 陳顯平教授（通訊作者）在《Carbon》期刊發(fā)表名為“One-step Laser Fabrication of Phosphorus-doped Porous Graphene Electrodes for High-performance Flexible Microsupercapacitor”的論文，研究通過激光直寫的方法，從柔性H3PO4摻入聚酰亞胺（PI）/聚乙烯醇（PVA）復(fù)合膜制備磷摻雜（P摻雜）三維多孔石墨烯電極。得益于H3PO4引起的同步P摻雜和激活，最優(yōu)的P摻雜多孔石墨烯基微型超級(jí)電容器（MSC）呈現(xiàn)出令人印象深刻的55.5 mF cm -2的表面積電容。良好的長(zhǎng)期可循環(huán)性（10000次循環(huán)后具有約85％的電容保持率），出色的機(jī)械靈活性以及出色的串聯(lián)和并聯(lián)模塊化集成能力。此外，還進(jìn)行了密度泛函理論（DFT）計(jì)算，以證明P摻雜可以增強(qiáng)對(duì)碳表面上電解質(zhì)離子的親和力，從而改善電化學(xué)性能。特別地，由于PVA的高度親水性和良好的成膜性，其他摻雜劑也可以很好地溶解在PI / PVA漿料中以合成摻有摻雜劑的PI / PVA復(fù)合膜。因此，該方法提供了方便且潛在的方法來(lái)制備自立式雜原子摻雜的多孔石墨烯電極，其在各種柔性/可穿戴電子設(shè)備中具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　圖1。（a）制作P摻雜電極的示意圖。（bd）PI-P20膠片的照片。（e）PI-P20圖案膠片的照片。

　　圖2。LIG-P x的形態(tài)表征。

　　圖3。拉曼光譜與XRD圖

　　圖4、（a）LIG-P x MSC在100 mV s -1的掃描速率下的CV曲線。 （b）在電流密度為0.07 mA cm -2的情況下，LIG-P x MSC的GCD曲線。 （c）LIG-P x MSC在10、20、50、100、200 mV s -1的不同掃描速率下的面電容。 （d）在0.07、0.14、0.42、0.56和0.70 mA cm -2的不同電流密度下，LIG-P x MSC的面電容。 （e）奈奎斯特圖和（f）LIG-P x MSC的奈奎斯特圖。

　　圖5。從1到3個(gè)設(shè)備分別以（a）串聯(lián)和（b）以100 mV s -1并聯(lián)的LIG-P20 MSC的CV圖。從1到3個(gè)設(shè)備的LIG-P20 MSC的GCD曲線分別以（c）串聯(lián)和（d）以0.14 mA cm -2并聯(lián)。（e）由三個(gè)串聯(lián)的LIG-P20 MSC供電的紅色指示燈點(diǎn)亮。插圖顯示LED在40秒后仍亮著。（f）一個(gè)LCD計(jì)時(shí)器，由三個(gè)串聯(lián)的LIG-P20 MSC供電。插圖顯示LCD在17分鐘后仍在工作。（g）在不同彎曲半徑下，LIG-P20 MSC的CV曲線和（h）相應(yīng)的電容保持率。（i）LIG-P20 MSC和其他MSC在以前的文獻(xiàn)中的Ragone圖。

　　圖6。（a）原始石墨烯和（b）P摻雜石墨烯的俯視圖和側(cè)視圖。（c）-（d）分別吸附在原始石墨烯和P摻雜石墨烯上的H +最穩(wěn)定構(gòu)型的俯視圖和側(cè)視圖。（e）-（f）分別吸附在原始石墨烯和P摻雜石墨烯上最穩(wěn)定構(gòu)型的SO 4 2-的俯視圖和側(cè)視圖。

　　總之，本研究提供了一種新的策略，該方法通過在摻有H3PO4的自組裝PI / PVA復(fù)合膜上進(jìn)行激光直接寫入來(lái)制備基于P摻雜多孔石墨烯的高性能柔性MSC 。這種方法提供了一種簡(jiǎn)單，有彈性和高效的方法來(lái)定制碳材料的表面特性，這在各種柔性電子產(chǎn)品以及智能儲(chǔ)能模塊的應(yīng)用中具有巨大的潛力。

　　文獻(xiàn)：

　　文章來(lái)源：材料分析與應(yīng)用

　　"CGIA企業(yè)需求服務(wù)中心"是由石墨烯聯(lián)盟（CGIA）成立的，以推動(dòng)石墨烯下游應(yīng)用為己任，致力于搭建供需對(duì)接平臺(tái)的服務(wù)部門。中心著力于解決需求痛點(diǎn)，創(chuàng)新服務(wù)模式，為企業(yè)提供專業(yè)、高效、精準(zhǔn)的需求對(duì)接服務(wù)，主張以解決需求痛點(diǎn)，提升企業(yè)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)共同成長(zhǎng)為目標(biāo)；以支撐企業(yè)精準(zhǔn)把握市場(chǎng)定位，推動(dòng)產(chǎn)品技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用推廣及商業(yè)化，助力區(qū)域新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換為價(jià)值體現(xiàn)。我們期待懷揣夢(mèng)想，志同道合的朋友找到我們，一起去征服夢(mèng)想和未來(lái)~