2023氧化石墨烯产业投资调研报告 .pdfVIP

氧化石墨烯产业投资

调研报告

2023年4月

一、氧化石墨烯介绍

氧化石墨烯(grapheneoxide)是石墨烯的氧化物，一般

用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、

片状以及溶液状的。

氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，与石墨烯的结构大体相

同。只是在一层碳原子构成的二维空间无限延伸的基面上连

接有大量含氧基团，平面上含有-OH和C-O-C，而在其片层边

缘含有C＝O和COOH。与石墨烯相比，氧化石墨烯有更加优

异的性能，其不仅具有良好的润湿性能和表面活性，而且能

被小分子或者聚合物插层后剥离，在改善材料的热学、电学、

力学等综合性能方面发挥着非常重要的作用。

二、氧化石墨烯制备工艺

氧化石墨烯只能通过氧化剥离石墨制得，将鳞片石墨加

入含有强氧化剂的高浓酸中氧化制得氧化石墨，然后剥离分

散即得到氧化石墨稀。目前，氧化石墨稀的制备工艺己经基

本成熟，可以简单地分为三个阶段：氧化、剥离和分散。在

氧化阶段，鳞片石墨被强氧化剂或电化学方法氧化，石墨层

片和边缘生成了很多含氧官能团（如羟基、羧基、环氧基、

羰基等），石墨的层间距增大，成为氧化石墨；然后氧化石墨

在超声搅拌或热解膨胀的作用下发生剥离，并分散在溶剂中

生成单层、双层或多层的氧化石墨稀分散液。

现在制备氧化石墨的方法主要有化学氧化法和电化学

氧化法。化学氧化法是使用强酸对石墨进行插层，采用强氧

化剂对石墨进行化学氧化，将多种含氧官能团嫁接到石墨上，

经过处理获得氧化石墨烯。电化学方法则是通过物理方法对

石墨烯进行剥离，而后进一步氧化。

三、氧化石墨烯供需现状分析

目前国内石墨烯年产能维持在3000吨左右，而需求量

仅为一百余吨，在储能、复合材料、导电、导热军工等方面

实现了应用了商业化的应用。石墨烯的应用市场还有着进一

步开发的空间。

石墨烯材料在全国范围内正呈现出蓬勃发展之势。目前

中国已经基本形成以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为聚合

区，多地分布式发展的石墨烯产业格局。我国石墨烯行业相

关企业注册量于2019-2021年呈增长趋势，2021年企业注册

量为13665家，较前年上升了5830家。截止至9月23日，

2022年新增企业注册量为11668家。

据前瞻产业研究院预估，到2025年全球石墨烯原料市

场规模将超过20亿美元。从石墨烯原料的产品结构来看，石

墨烯主要包括氧化石墨烯、石墨烯纳米片(GNP)和其它产品，

而其它石墨烯产品包括碳化硅石墨烯、还原氧化石墨烯(RGO)

等，每一种类型都有不同的特点和用途。和其它石墨烯类型

相比，性质更加活泼的氧化石墨烯在全球石墨烯市场中成长

最快，占据着60%以上的市场份额。

四、氧化石墨烯衍生材料

4.1零维材料(石墨烯和氧化石墨烯的量子点及纳米胶囊结

构)

由于石墨烯量子点及氧化石墨烯量子点具有低毒性、生

物兼容性等特点，引起了大家的关注。潘东华课题组把氧化

石墨烯直接水热切割成蓝色荧光石墨烯量子点。陈潇课题组

等人报道了将纳米材料与氧化石墨烯溶液混合经过气溶胶

喷雾热解处理从而获得石墨烯包裹纳米颗粒的纳米袋状结

构。

4.2一维材料(石墨烯纤维)

利用微观的氧化石墨烯薄片或者石墨烯薄片构建成宏

观的石墨烯纤维是开辟石墨烯材料应用的重要研究方向，同

时具有极大的挑战。浙江大学高超教授课题组，利用超大氧

化石墨烯薄片制备了超强石墨烯纤维，并开展了一系列关于

石墨烯纤维的研究工作。目前各种不同功能的石墨烯聚合物

纤维、掺杂纤维等先后被合成，展现了石墨烯纤维的美好应

用前景。

4.3二维材料(石墨烯薄膜、石墨烯纸等)

微观的氧化石墨烯薄片组装成宏观的二维石墨烯薄膜

或者纸是石墨烯材料领域当中研究最早最广泛的。罗敏课题

组以剥离的氧化石墨烯溶液为原料采用抽滤法制备了柔性

的高机械强度的氧化石墨烯纸。2012年，安德烈▪海姆教授

课题组发现亚微米厚度的氧化石墨烯薄膜具有有趣的渗透

性质，即水分子可以快速地通过氧化石墨烯薄膜的纳米孔，

而其他的液体、蒸汽和气体分子都被截留。高超教授课题组

的湿纺工艺有望加快氧化石墨烯薄膜的规模化生产。

4.4三维材料(石墨烯水凝胶及气凝胶、泡沫材料等)

三维石墨烯材料内部具有立体交联的微孔、介孔和大孔

网络结构的自支撑孔隙结构，大大增加