调研报告
硼硅酸盐玻璃2023年4月
一、氧化石墨烯介绍
氧化石墨烯(graphene oxide)是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜为棕黄，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
奶茶杯架段：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更衣凳
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
时规带
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。
箔绕机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，大大增加了石墨烯的有效比表面积，同时具有较小的密度和快速的电子/离子传输路径，在超级电容器、锂离子电池电极、泡沫吸附材料等领域有重要的应用，是近年来石墨烯领域的研究热点之一。
五、氧化石墨烯应用及市场规模及发展趋势。
智能热量表氧化石墨烯材料因其优异的导热、导电、防腐蚀、润滑、高强度、无毒生物特性，广泛应用于储能、复合材料、环保、生物医药、民生等领域
5.1氧化石墨烯储能领域应用
在新能源领域，石墨烯主要用作锂离子电池正极材料的导电添加剂，比当前主流炭黑导电剂拥有更大的优势。高性能石墨烯导电添加剂可显著降低用量，从而提升能量密度并实现快速充电。石墨烯的高导热性也有助于快速充放电时的散热，提高电池的安全性和稳定性。另外，石墨烯超级电容器拥有异常高的导电性和大表面积，在能量储存和释放的过程中比同类产品有较高的优越性。
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