2013-2018年中国石墨烯行业趋势及调研分析报告

石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳材料，在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步。其潜在应用领域包括高速晶体管、透明电极、印刷电子、新型复合材料、超灵敏传感器、新型催化剂、基因测序、储能装置等。

自石墨烯被发现以来，研究人士一致努力开发这种材料的商业用途，如替代晶硅应用在芯片领域，制造锂离子电池负极材料以及超级电容器，制造可弯曲触摸屏等。随着批量化生产和大尺寸难题逐步突破，石墨烯的产业化步伐正在加快，国内外相关机构的科研投入力度也在上升，市场关注度随之升温。

石墨烯受到国内外的高度重视。2013年1月28日，欧盟委员会宣布将石墨烯和人脑工程两大科技入选“未来新兴旗舰技术项目”，并分别设立专项研发计划，每项计划将在未来10年内分别获得10亿欧元的经费。与此同时，石墨烯材料逐渐引起了我国政府、学术界和企业界的高度重视。2012年，工业和信息化部发布《新材料产业“十二五”发展规划》，规划中的前沿新材料就包含石墨烯；科技部也明确表态将支持石墨烯的研究。

当前，我国在石墨烯基础研究方面已经十分突出。我国发表的石墨烯论文数量仅次于美国，名列世界第二位，部分学者的研究成果受到了世界各国的高度重视。在石墨烯的市场化方面，我国也有相当喜人的成果，2012年常州二维碳素科技有限公司成功研制全球首款手机用石墨烯电容触摸屏。从制备能力来看，我国石墨烯行业量产仍在摸索阶段，国内的大多数企业及研究机构基本在科研及中试阶段，尚未具备规模化生产能力。

作为新兴产业，石墨烯未来发展前景一片光明。石墨烯特殊的结构形态，使其具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时也具有很强的韧性、导电性和导热性，这些特性使其拥有无比巨大的发展空间，未来可以应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等广大领域。

中商情报网发布的本报告共十四章。首先介绍了石墨烯的概念、特性、应用及制备工艺等，接着分析了国内外石墨烯行业的发展现状。然后报告从技术研发、上游资源、下游应用领域、行业标杆企业等方面对石墨烯行业进行了系统解析，最后报告对石墨烯行业的投资潜力及发展前景进行了科学的预测。
 

第一章 石墨烯相关概述 12
1.1 石墨烯的基本介绍 12
1.1.1 石墨烯的发现 12
1.1.2 石墨烯的结构 13
1.1.3 石墨烯的表征方法 13
1.1.4 石墨烯的基本性能 15
1.2 石墨烯的主要特性 16
1.2.1 电学特性 16
1.2.2 力学特性 16
1.2.3 热学特性 17
1.2.4 化学特性 17
1.2.5 光学特性 18
1.3 石墨烯的应用领域 18
1.3.1 透明电极 18
1.3.2 传感器 19
1.3.3 超级计算机 20
1.3.4 超级电容器 20
1.3.5 能源存储 21
1.3.6 复合材料 21
1.3.7 生物医药 22
1.4 石墨烯的功能化及应用分析 23
1.4.1 共价键功能化 23
1.4.2 非共价键功能化 24
1.4.3 功能化石墨烯的应用 26

第二章 石墨烯的制备工艺分析 29
2.1 石墨烯的主要制备方法 29
2.1.1 微机械分离法 29
2.1.2 氧化石墨-还原法 29
2.1.3 取向附生法 29
2.1.4 化学气相沉积法 30
2.1.5 加热SIC法 30
2.1.6 外延生长法 31
2.1.7 溶剂剥离法 31
2.2 石墨烯的制备工艺的分类评析 32
2.2.1 物理方法优劣势分析 32
2.2.2化学方法优劣势分析 33
2.3 石墨烯的CVD法制备工艺详解 33
2.3.1 CVD法制备研究概况 33
2.3.2 CVD法制备要素 34
2.3.3 CVD法制备研究进展 34
2.3.4石墨烯的转移技术 38
2.4 石墨烯薄膜的氧化还原法制备详解 43
2.4.1 制备要素及方法 43
2.4.2 制备过程中产物的变化 43
2.4.3 制备过程中的分子光谱特征 45
2.4.4 分子光谱行为与各要素的关系 46
2.5 石墨烯的相关化学研究概况 47
2.5.1 制备化学 47
2.5.2 化学改性 49
2.5.3 表面化学与催化 52
2.6 石墨烯的制备技术研发动态 55
2.6.1 国外研究进展 55
2.6.2 国内研究进展 56

第三章 2011-2013年国际石墨烯研究及发展现状 58
3.1 2011-2013年国际石墨烯行业发展概况 58
3.1.1 整体情况综述 58
3.1.2 产业化进程 58
3.1.3 应用研究状况 59
3.1.4 制造工艺分析 60
3.1.5 业界发展动向 61
3.1.6 产业研发规划 62
3.2 美国 62
3.2.1 美国石墨烯产业的政策措施 62
3.2.2 美国石墨烯产业的应用研究 63
3.3 欧洲 64
3.3.1 欧洲石墨烯产业的政策措施 64
3.3.2 欧洲石墨烯产业的应用研究 64
3.3.3 英国石墨烯产业的发展动向 65
3.4 亚洲 66
3.4.1 日本石墨烯发展分析 66
3.4.2 韩国石墨烯发展分析 67
3.4.3 新加坡石墨烯发展分析 67
3.4.4 台湾石墨烯发展分析 68

第四章 2011-2013年中国石墨烯行业发展环境分析 69
4.1 经济环境 69
4.1.1 国际经济运行现状 69
4.1.2 中国经济运行现状 71
4.1.3 中国经济政策走势 76
4.2 政策环境 80
4.2.1 石墨烯产业发展受到高度重视 80
4.2.2 国家积极推进石墨烯重大项目 81
4.2.3 石墨烯产业相关政策发布状况 82
4.3 产业环境 82
4.3.1 新材料产业发展综述 82
4.3.2 新材料产业发展现状 82
4.3.3 新材料产业基本特点 83
4.3.4 新材料产业发展趋势 84
4.3.5 新材料产业发展战略 85
4.4 需求环境 86
4.4.1 石墨烯代替硅生产电子产品 86
4.4.2 石墨烯提升锂离子电池性能 88
4.4.3 石墨烯促进超级电容器发展 88
4.4.4 石墨烯替代ITO前景广阔 91

第五章 2011-2013年中国石墨烯行业发展现状 93
5.1 2011-2013年中国石墨烯行业发展分析 93
5.1.1 整体发展现状 93
5.1.2 产业化进程分析 94
5.1.3 项目投产情况 96
5.1.4 资本投资状况 97
5.1.5 企业竞争格局 97
5.2 2011-2013年石墨烯产业的技术研究分析 98
5.2.1 石墨烯复合材料的制备取得突破 98
5.2.2 石墨烯复合材料的应用研究状况 99
5.2.3 我国成功制备基于石墨烯信息存储材料 100
5.2.4 本土企业攻克10层以下石墨烯量产技术 102
5.2.5 石墨烯毒性机制研究取得较大成果 103
5.2.6 我国单层石墨烯制备取得新进展 104
5.3 石墨烯产业发展的问题分析 104
5.3.1 技术制约 104
5.3.2 现实应用性能待检验 105
5.3.3 配套设施不完善 105
5.3.4 投资风险较大 105
5.3.5 研究应用挑战 105
5.4 石墨烯产业发展的对策建议 106
5.4.1 加强协同合作 106
5.4.2 提供经费支持 106
5.4.3 注重人才培养 106
5.4.4 加大政策扶持 107

第六章 2011-2013年石墨烯行业的专利技术分析 108
6.1 石墨烯技术研究热点 108
6.1.1 制备研究 108
6.1.2 性质研究 108
6.1.3 应用研究 108
6.2 世界石墨烯专利申请态势透析 109
6.2.1 专利申请增长情况 109
6.2.2 专利技术生命周期 109
6.2.3 专利申请技术布局 110
6.2.4 专利申请特征分析 111
6.3 世界石墨烯专利技术分布状况 112
6.3.1 受理量国家/地区分布 112
6.3.2 主要国家/地区的技术布局 113
6.3.3 专利质量及专利保护力度比较 114
6.4 世界石墨烯专利技术申请人状况 115
6.4.1 专利申请人概况 115
6.4.2 重要专利申请人 116
6.4.3 重要专利申请人合作关系 117
6.4.4 专利质量及专利保护力度比较 118
6.5 世界石墨烯相关文献发布与研究 119
6.5.1 数据来源与分析方法 119
6.5.2 总体情况分析 120
6.5.3 中国与国际的比较分析 120
6.5.4 研究特征总结 121

第七章 2011-2013年石墨烯上游资源分析——石墨矿 122
7.1 全球石墨矿储量及开采状况 122
7.1.1 石墨矿石的原料特点 122
7.1.2 石墨矿资源储量分布 125
7.1.3 石墨矿资源开采情况 125
7.1.4 美国石墨行业的发展现状 126
7.2 中国石墨矿储量及地质状况 126
7.2.1 石墨矿资源储量状况 126
7.2.2 石墨矿资源地理分布 127
7.2.3 石墨矿资源特点分析 131
7.2.4 石墨矿资源地质特征 132
7.3 中国典型石墨矿介绍 133
7.3.1 黑龙江鸡西市柳毛石墨矿 133
7.3.2 湖南省郴州市鲁塘石墨矿 134
7.3.3 新疆奇台县苏吉泉石墨矿 136
7.4 石墨的提纯工艺分析 138
7.4.1  主要提纯方法介绍 138
7.4.2 提纯方法的优缺点 142
7.4.3 提纯方法的研究及应用情况 144
7.5 2011-2013年中国石墨矿资源的开发利用分析 146
7.5.1 中国石墨行业发展形势综述 146
7.5.2 石墨深加工项目投资状况 146
7.5.3 石墨资源保护开发的建议 147
7.5.4 石墨产业的发展路径思考 148

第八章 2011-2013年石墨烯下游应用领域分析——锂电池行业 149
8.1 2011-2013年锂电池业的发展概况 149
8.1.1 全球锂电池产业发展现状 149
8.1.2 中国锂电池产业发展综述 149
8.1.3 中国锂电池产业发展环境 151
8.1.4 中国锂电池产业区域格局 151
8.1.5 中国锂电池供应状况分析 152
8.2 石墨烯在锂电池中的应用综述 152
8.2.1 在负极材料中的应用研究 152
8.2.2 在正极材料中的应用研究 153
8.2.3 作为导电添加剂的应用研究 153
8.2.4 应用成果总结及研究方向 154
8.3 石墨烯在锂电池应用中面临的问题 155
8.3.1 石墨烯片层极易堆积 155
8.3.2 首次充放电库伦效率低 155
8.3.3 石墨烯循环性能差 156
8.3.4 其他问题简述 156
8.4 石墨烯锂离子电池的研究动态 157
8.4.1 美国石墨烯锂电池的研究状况 157
8.4.2 中国石墨烯锂电池的研究状况 158
8.5 锂电池产业发展前景分析 158
8.5.1 锂电池产业市场规模增长预测 158
8.5.2未来锂电池产业需求前景分析 159
8.5.3锂电池产业链的投资机会分析 160

第九章 2011-2013年石墨烯下游应用领域分析——太阳能电池行业 161
9.1 2011-2013年太阳能电池行业发展概况 161
9.1.1 全球太阳能电池行业发展现状 161
9.1.2 中国太阳能电池行业发展环境 162
9.1.3 中国太阳能电池行业运行现状 163
9.1.4 中国太阳能电池供应状况分析 163
9.1.5 中国太阳能电池对外贸易状况 164
9.1.6 中国太阳能电池技术研发分析 165
9.2 石墨烯在太阳能电池中的应用综述 165
9.2.1 用于太阳能电池透光电极材料 165
9.2.2 用于太阳能电池受体材料 171
9.2.3 用于太阳能电池光阳极材料 173
9.3 石墨烯太阳能电池的研究动态 176
9.3.1 国外石墨烯太阳能电池的研究状况 176
9.3.2 中国石墨烯太阳能电池的研究状况 177
9.4 太阳能电池行业发展前景分析 178
9.4.1 未来全球太阳能电池行业格局 178
9.4.2 太阳能电池行业发展前景展望 178
9.4.3 太阳能电池行业供应形势预测 179

第十章 2011-2013年石墨烯下游应用领域分析——超级电容器行业 180
10.1 2011-2013年超级电容器行业发展概况 180
10.1.1 基本特性介绍 180
10.1.2 市场规模现状 182
10.1.3 技术研究现状 182
10.1.4 应用领域分析 185
10.1.5 产业竞争格局 188
10.1.6 行业发展方向 188
10.2 石墨烯在超级电容器行业的应用综述 189
10.2.1 石墨烯在超级电容器的应用 189
10.2.2 石墨烯复合材料在超级电容器的应用 190
10.3 石墨烯超级电容器的研究动态 191
10.3.1 美国石墨烯超级电容器的研究状况 191
10.3.2 中国石墨烯超级电容器的研究状况 191
10.4 超级电容器行业发展前景分析 192
10.4.1 超级电容器行业前景展望 192
10.4.2 超级电容器发展机遇分析 193
10.4.3 超级电容器应用空间分析 193

第十一章 2011-2013年石墨烯下游应用领域分析——传感器行业 194
11.1 2011-2013年传感器行业发展概况 194
11.1.1 产业发展现状 194
11.1.2 行业规模分析 195
11.1.3 应用领域分析 196
11.1.4 政策环境分析 197
11.1.5 产业竞争格局 198
11.1.6 发展路径探索 198
11.2 石墨烯在传感器行业的应用综述 200
11.2.1 石墨烯生物小分子传感器 200
11.2.2 石墨烯酶传感器 202
11.2.3 石墨烯DNA电化学传感器 204
11.2.4 石墨烯医药传感器 205
11.3 石墨烯传感器的研究动态 207
11.3.1 美国石墨烯传感器的研究状况 207
11.3.2 中国石墨烯传感器的研究状况 208
11.4 传感器行业发展前景分析 208
11.4.1 未来传感器市场规模预测 208
11.4.2 传感器市场需求前景预测 209
11.4.3 传感器重点领域应用前景 209
11.4.4 磁性传感器应用前景分析 210

第十二章 2011-2013年石墨烯下游应用领域分析——生物医药行业 212
12.1 2011-2013年生物医药行业发展概况 212
12.1.1 全球生物医药产业发展现状 212
12.1.2 中国生物医药产业发展综述 212
12.1.3 中国生物医药产业运行现状 214
12.1.4 中国生物医药产业区域布局 214
12.2 石墨烯在生物医药行业的应用综述 219
12.2.1 应用研究进展 219
12.2.2 作为纳米载药体系 220
12.2.3 用于生物检测 222
12.2.4 用于生物成像 224
12.2.5 用于肿瘤治疗 224
12.2.6 用于生物安全性 225
12.3 生物医药行业发展前景分析 226
12.3.1 未来生物医药市场规模预测 226
12.3.2 生物医药产业发展前景展望 226
12.3.3 生物医药市场需求前景分析 227

第十三章 2011-2013年石墨烯行业领先企业分析 228
13.1 南京先丰纳米材料科技有限公司 228
13.1.1 企业简介 228
13.1.2 主营业务 228
13.1.3 石墨烯产品与服务 228
13.1.4 石墨烯业务动态 229
13.2 中国宝安集团股份有限公司 229
13.2.1 企业简介 229
13.2.2 主营业务 230
13.2.3 经营状况 230
13.2.4 竞争实力 231
13.2.5 石墨烯业务状况 231
13.3 四川金路集团股份有限公司 231
13.3.1 企业简介 231
13.3.2 主营业务 232
13.3.3 经营状况 232
13.3.4 石墨烯业务状况 233
13.4 方大炭素新材料科技股份有限公司 234
13.4.1 企业简介 234
13.4.2 主营业务 234
13.4.3 经营状况 234
13.4.4 竞争实力 235
13.4.5 石墨烯业务状况 235
13.5 力合股份有限公司 236
13.5.1 企业简介 236
13.5.2 主营业务 236
13.5.3 经营状况 236
13.5.4 石墨烯业务状况 237

第十四章 石墨烯行业投资潜力及前景展望 238
14.1 投资形势分析 238
14.1.1 投资机会分析 238
14.1.2 投资效益分析 238
14.1.3 投资风险分析 238
14.1.4 投资建议分析 240
14.2 发展前景分析 241
14.2.1 未来发展前景预测 241
14.2.2 潜在应用领域分析 241

图表目录
图表 1  石墨烯 12
图表 2  石墨烯结构图 13
图表 3  表征石墨烯的方法 14
图表 4  石墨烯的表征方法 15
图表5  物理制备方法 32
图表6  物理方法制备石墨烯优劣势分析 32
图表7  化学制备方法 33
图表8  化学方法制备石墨烯优劣势分析 33
图表9  NI膜上生长的石墨烯 35
图表10  铜箔上生长的石墨烯 35
图表11  常压下在铜箔上生长的石墨烯 36
图表12  单晶铜基体上生长的多晶石墨烯 37
图表13  RU(0001)表面上生长的单晶石墨烯的STM像 37
图表14  石墨烯从SIO2/SI基体到其他任意基体的转移 39
图表15  腐蚀基体法转移CVD生长的石墨烯的示意图 40
图表16  采用PDMS从NI膜上转移石墨烯的示意图 41
图表17  利用热释放胶带从CU箔上转移石墨烯的示意图 42
图表18  单层(A)和多层(B)石墨烯的TEM图 44
图表19  天然石墨(A)、氧化石墨烯(B)和石墨烯(C)的XRD图 44
图表20  氧化石墨烯(A)和石墨烯(B)的拉曼散射谱图 45
图表21  氧化石墨烯（A）和石墨烯（B）的红外光谱 46
图表22  石墨烯氢化物 51
图表23  石墨烯担载金属催化剂 54
图表24  各种制造方法均存在需要解决的课题 61
图表25  基于石墨烯/纤维素复合纸的超级电容器。 101
图表26  柔性碳纳米管阵列/石墨烯的形貌 102
图表27  氧化石墨烯诱导巨噬细胞死亡的机制示意图 103
图表28  2001-2012年全球石墨烯相关专利数量年度变化趋势 109
图表29  石墨烯相关专利技术的发展进程 110
图表30  石墨烯专利申请量居前17位的技术领域及其申请情况 110
图表31  石墨烯专利技术总体研发布局 112
图表32  石墨烯专利受理量居前15位的国家/地区 113
图表33  石墨烯专利受理量居前15位的国家/地区 114
图表34  专利质量及专利保护力度比较 114
图表35  主要国家/地区石墨烯专利申请人类型构成情况 116
图表36  石墨烯技术重要专利申请人 117
图表37  重要专利申请人石墨烯专利质量及专利保护力度对比 119
图表38  石墨烯专利受理量居前15位的国家/地区受理量年度分布 120
图表39  石墨矿石化学成分含量 124
图表40  世界石墨矿资源储量分布 125
图表41  中国石墨矿资源地理分布示意图 127
图表42  黑龙江鸡西柳毛石墨矿大西沟矿段矿体分布略图 134
图表43  湖南郴州鲁塘石墨矿矿体分布略图 135
图表44  新疆奇台苏吉泉石墨矿矿体分布略图 137
图表45  主要氧化物杂质的熔沸点 141
图表46  部分氯化物杂质的熔沸点 141
图表47  2008-2012年中国锂电池产量供应情况 152
图表48  石墨烯复合电极材料 154
图表49  不同维度导电剂与活性材料颗粒的复合模型 155
图表50  2013-2018年中国锂电池产业市场规模预测 159
图表51  2011年世界前十大太阳能电池厂商的市场份额 161
图表52  2008-2012年中国太阳能电池产量供应情况 164
图表53  石墨烯应用于染料敏化太阳能电池的三个部分 166
图表54  旋转涂敷法在柔性透明聚合物上涂敷还原氧化石墨烯 168
图表55  石墨烯的OPSC示意图 172
图表56  半透光异质结聚合物电池(A)结构示意图和(B)能带示意图 174
图表57  电化学方法及表面接枝方法来制备TIO2-GRAPHENE复合材料示意图 175
图表58  我国太阳能产业链各产业生命周期分析 178
图表59  超级电容结合了电池与铅酸电池的优点 180
图表60  超级电容器与静电电容器、电池的性能参数比较 181
图表61  超级电容器市场规模比较 182
图表62  有机系超级电容器和水系超级电容器的比较 185
图表63  石墨烯基超级电容器的示意图 189
图表64  石墨烯基超级电容器的比电容和充放电速率 190
图表65  2008-2012年中国传感器行业市场规模统计 196
图表66  扣除背底的循环伏安图 200
图表67  石墨烯（虚线）、石墨-GOD（点划线）和石墨烯-GOD（实线）修饰的电极在饱和N2的0.05MPBS缓冲溶液中（PH7.4）的循环伏安曲线（扫速50MV/S） 203
图表68  石墨烯-GOD修饰电极在不同扫速的循环伏安曲线 203
图表69  0.1MPBS缓冲液（PH7.0）中的微分脉冲伏安图（DPV） 205
图表70  乙醇溶液中的石墨烯的TEM像 206
图表71  石墨烯修饰GEC电极于含0.1MNH3?H2O2-NH4CL（PH7.4）缓冲剂中的循环伏安曲线 206
图表72  石墨烯修饰GEC电极于含0.1MNH3?H2O2-NH4CL（PH7.4）缓冲剂中不同的对乙酰氨基酚浓度的方波伏安曲线 207
图表73  2013-2018年中国传感器行业市场规模预测 209
图表74  世界主要生物产业国家 212
图表75  中国各省生物医药产值分布图 215
图表76  中国主要区域生物医药关键要素评价结果 216
图表77  环渤海区域生物医药产业基本发展情况图示 217
图表78  长三角区域生物医药产业基本发展情况图示 218
图表79  珠三角区域生物医药产业基本发展情况图示 219
图表80  SN38负载在PEG-NGO上的示意图及SN38-PEG-NGO水溶液 220
图表81  纳米氧化石墨烯联合载药示意图及RHOB标记的FA-NGO经由受体介导的内吞进入乳腺癌细胞MCF-7 221
图表82  固定在NGO上的DNA及于靶DNA介导的荧光恢复示意图 223
图表83  NGO输运MB检测HELA细胞中表达生存素MRNA示意图 223
图表84  体内静脉注射PEG-纳米石墨烯用于肿瘤的光热疗法 225
图表85  2008-2012年中国宝安集团股份有限公司资产及负债统计 230
图表86  2008-2012年中国宝安集团股份有限公司营业收入及利润总额统计 230
图表87  2008-2012年四川金路集团股份有限公司资产及负债统计 232
图表88  2008-2012年四川金路集团股份有限公司营业收入及利润总额统计 233
图表89  2008-2012年方大炭素新材料科技股份有限公司资产及负债统计 234
图表90  2008-2012年方大炭素新材料科技股份有限公司营业收入及利润总额统计 235
图表91  2008-2012年力合股份有限公司资产及负债统计 236
图表92  2008-2012年力合股份有限公司营业收入及利润总额统计 236