2013-2018年中國石墨烯行業趨勢及調研分析報告

石墨烯是一種技術含量非常高、應用潛力非常廣泛的碳材料，在半導體產業、光伏產業、鋰離子電池、航天、軍工、新一代顯示器等傳統領域和新興領域都將帶來革命性的技術進步。其潛在應用領域包括高速晶體管、透明電極、印刷電子、新型復合材料、超靈敏傳感器、新型催化劑、基因測序、儲能裝置等。

自石墨烯被發現以來，研究人士一致努力開發這種材料的商業用途，如替代晶硅應用在芯片領域，制造鋰離子電池負極材料以及超級電容器，制造可彎曲觸摸屏等。隨著批量化生產和大尺寸難題逐步突破，石墨烯的產業化步伐正在加快，國內外相關機構的科研投入力度也在上升，市場關注度隨之升溫。

石墨烯受到國內外的高度重視。2013年1月28日，歐盟委員會宣布將石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來新興旗艦技術項目”，并分別設立專項研發計劃，每項計劃將在未來10年內分別獲得10億歐元的經費。與此同時，石墨烯材料逐漸引起了我國政府、學術界和企業界的高度重視。2012年，工業和信息化部發布《新材料產業“十二五”發展規劃》，規劃中的前沿新材料就包含石墨烯；科技部也明確表態將支持石墨烯的研究。

當前，我國在石墨烯基礎研究方面已經十分突出。我國發表的石墨烯論文數量僅次于美國，名列世界第二位，部分學者的研究成果受到了世界各國的高度重視。在石墨烯的市場化方面，我國也有相當喜人的成果，2012年常州二維碳素科技有限公司成功研制全球首款手機用石墨烯電容觸摸屏。從制備能力來看，我國石墨烯行業量產仍在摸索階段，國內的大多數企業及研究機構基本在科研及中試階段，尚未具備規模化生產能力。

作為新興產業，石墨烯未來發展前景一片光明。石墨烯特殊的結構形態，使其具備目前世界上最硬、最薄的特征，同時也具有很強的韌性、導電性和導熱性，這些特性使其擁有無比巨大的發展空間，未來可以應用于電子、航天、光學、儲能、生物醫藥、日常生活等廣大領域。

中商情報網發布的本報告共十四章。首先介紹了石墨烯的概念、特性、應用及制備工藝等，接著分析了國內外石墨烯行業的發展現狀。然后報告從技術研發、上游資源、下游應用領域、行業標桿企業等方面對石墨烯行業進行了系統解析，最后報告對石墨烯行業的投資潛力及發展前景進行了科學的預測。
 

第一章 石墨烯相關概述 12
1.1 石墨烯的基本介紹 12
1.1.1 石墨烯的發現 12
1.1.2 石墨烯的結構 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 電學特性 16
1.2.2 力學特性 16
1.2.3 熱學特性 17
1.2.4 化學特性 17
1.2.5 光學特性 18
1.3 石墨烯的應用領域 18
1.3.1 透明電極 18
1.3.2 傳感器 19
1.3.3 超級計算機 20
1.3.4 超級電容器 20
1.3.5 能源存儲 21
1.3.6 復合材料 21
1.3.7 生物醫藥 22
1.4 石墨烯的功能化及應用分析 23
1.4.1 共價鍵功能化 23
1.4.2 非共價鍵功能化 24
1.4.3 功能化石墨烯的應用 26

第二章 石墨烯的制備工藝分析 29
2.1 石墨烯的主要制備方法 29
2.1.1 微機械分離法 29
2.1.2 氧化石墨-還原法 29
2.1.3 取向附生法 29
2.1.4 化學氣相沉積法 30
2.1.5 加熱SIC法 30
2.1.6 外延生長法 31
2.1.7 溶劑剝離法 31
2.2 石墨烯的制備工藝的分類評析 32
2.2.1 物理方法優劣勢分析 32
2.2.2化學方法優劣勢分析 33
2.3 石墨烯的CVD法制備工藝詳解 33
2.3.1 CVD法制備研究概況 33
2.3.2 CVD法制備要素 34
2.3.3 CVD法制備研究進展 34
2.3.4石墨烯的轉移技術 38
2.4 石墨烯薄膜的氧化還原法制備詳解 43
2.4.1 制備要素及方法 43
2.4.2 制備過程中產物的變化 43
2.4.3 制備過程中的分子光譜特征 45
2.4.4 分子光譜行為與各要素的關系 46
2.5 石墨烯的相關化學研究概況 47
2.5.1 制備化學 47
2.5.2 化學改性 49
2.5.3 表面化學與催化 52
2.6 石墨烯的制備技術研發動態 55
2.6.1 國外研究進展 55
2.6.2 國內研究進展 56

第三章 2011-2013年國際石墨烯研究及發展現狀 58
3.1 2011-2013年國際石墨烯行業發展概況 58
3.1.1 整體情況綜述 58
3.1.2 產業化進程 58
3.1.3 應用研究狀況 59
3.1.4 制造工藝分析 60
3.1.5 業界發展動向 61
3.1.6 產業研發規劃 62
3.2 美國 62
3.2.1 美國石墨烯產業的政策措施 62
3.2.2 美國石墨烯產業的應用研究 63
3.3 歐洲 64
3.3.1 歐洲石墨烯產業的政策措施 64
3.3.2 歐洲石墨烯產業的應用研究 64
3.3.3 英國石墨烯產業的發展動向 65
3.4 亞洲 66
3.4.1 日本石墨烯發展分析 66
3.4.2 韓國石墨烯發展分析 67
3.4.3 新加坡石墨烯發展分析 67
3.4.4 臺灣石墨烯發展分析 68

第四章 2011-2013年中國石墨烯行業發展環境分析 69
4.1 經濟環境 69
4.1.1 國際經濟運行現狀 69
4.1.2 中國經濟運行現狀 71
4.1.3 中國經濟政策走勢 76
4.2 政策環境 80
4.2.1 石墨烯產業發展受到高度重視 80
4.2.2 國家積極推進石墨烯重大項目 81
4.2.3 石墨烯產業相關政策發布狀況 82
4.3 產業環境 82
4.3.1 新材料產業發展綜述 82
4.3.2 新材料產業發展現狀 82
4.3.3 新材料產業基本特點 83
4.3.4 新材料產業發展趨勢 84
4.3.5 新材料產業發展戰略 85
4.4 需求環境 86
4.4.1 石墨烯代替硅生產電子產品 86
4.4.2 石墨烯提升鋰離子電池性能 88
4.4.3 石墨烯促進超級電容器發展 88
4.4.4 石墨烯替代ITO前景廣闊 91

第五章 2011-2013年中國石墨烯行業發展現狀 93
5.1 2011-2013年中國石墨烯行業發展分析 93
5.1.1 整體發展現狀 93
5.1.2 產業化進程分析 94
5.1.3 項目投產情況 96
5.1.4 資本投資狀況 97
5.1.5 企業競爭格局 97
5.2 2011-2013年石墨烯產業的技術研究分析 98
5.2.1 石墨烯復合材料的制備取得突破 98
5.2.2 石墨烯復合材料的應用研究狀況 99
5.2.3 我國成功制備基于石墨烯信息存儲材料 100
5.2.4 本土企業攻克10層以下石墨烯量產技術 102
5.2.5 石墨烯毒性機制研究取得較大成果 103
5.2.6 我國單層石墨烯制備取得新進展 104
5.3 石墨烯產業發展的問題分析 104
5.3.1 技術制約 104
5.3.2 現實應用性能待檢驗 105
5.3.3 配套設施不完善 105
5.3.4 投資風險較大 105
5.3.5 研究應用挑戰 105
5.4 石墨烯產業發展的對策建議 106
5.4.1 加強協同合作 106
5.4.2 提供經費支持 106
5.4.3 注重人才培養 106
5.4.4 加大政策扶持 107

第六章 2011-2013年石墨烯行業的專利技術分析 108
6.1 石墨烯技術研究熱點 108
6.1.1 制備研究 108
6.1.2 性質研究 108
6.1.3 應用研究 108
6.2 世界石墨烯專利申請態勢透析 109
6.2.1 專利申請增長情況 109
6.2.2 專利技術生命周期 109
6.2.3 專利申請技術布局 110
6.2.4 專利申請特征分析 111
6.3 世界石墨烯專利技術分布狀況 112
6.3.1 受理量國家/地區分布 112
6.3.2 主要國家/地區的技術布局 113
6.3.3 專利質量及專利保護力度比較 114
6.4 世界石墨烯專利技術申請人狀況 115
6.4.1 專利申請人概況 115
6.4.2 重要專利申請人 116
6.4.3 重要專利申請人合作關系 117
6.4.4 專利質量及專利保護力度比較 118
6.5 世界石墨烯相關文獻發布與研究 119
6.5.1 數據來源與分析方法 119
6.5.2 總體情況分析 120
6.5.3 中國與國際的比較分析 120
6.5.4 研究特征總結 121

第七章 2011-2013年石墨烯上游資源分析——石墨礦 122
7.1 全球石墨礦儲量及開采狀況 122
7.1.1 石墨礦石的原料特點 122
7.1.2 石墨礦資源儲量分布 125
7.1.3 石墨礦資源開采情況 125
7.1.4 美國石墨行業的發展現狀 126
7.2 中國石墨礦儲量及地質狀況 126
7.2.1 石墨礦資源儲量狀況 126
7.2.2 石墨礦資源地理分布 127
7.2.3 石墨礦資源特點分析 131
7.2.4 石墨礦資源地質特征 132
7.3 中國典型石墨礦介紹 133
7.3.1 黑龍江雞西市柳毛石墨礦 133
7.3.2 湖南省郴州市魯塘石墨礦 134
7.3.3 新疆奇臺縣蘇吉泉石墨礦 136
7.4 石墨的提純工藝分析 138
7.4.1  主要提純方法介紹 138
7.4.2 提純方法的優缺點 142
7.4.3 提純方法的研究及應用情況 144
7.5 2011-2013年中國石墨礦資源的開發利用分析 146
7.5.1 中國石墨行業發展形勢綜述 146
7.5.2 石墨深加工項目投資狀況 146
7.5.3 石墨資源保護開發的建議 147
7.5.4 石墨產業的發展路徑思考 148

第八章 2011-2013年石墨烯下游應用領域分析——鋰電池行業 149
8.1 2011-2013年鋰電池業的發展概況 149
8.1.1 全球鋰電池產業發展現狀 149
8.1.2 中國鋰電池產業發展綜述 149
8.1.3 中國鋰電池產業發展環境 151
8.1.4 中國鋰電池產業區域格局 151
8.1.5 中國鋰電池供應狀況分析 152
8.2 石墨烯在鋰電池中的應用綜述 152
8.2.1 在負極材料中的應用研究 152
8.2.2 在正極材料中的應用研究 153
8.2.3 作為導電添加劑的應用研究 153
8.2.4 應用成果總結及研究方向 154
8.3 石墨烯在鋰電池應用中面臨的問題 155
8.3.1 石墨烯片層極易堆積 155
8.3.2 首次充放電庫倫效率低 155
8.3.3 石墨烯循環性能差 156
8.3.4 其他問題簡述 156
8.4 石墨烯鋰離子電池的研究動態 157
8.4.1 美國石墨烯鋰電池的研究狀況 157
8.4.2 中國石墨烯鋰電池的研究狀況 158
8.5 鋰電池產業發展前景分析 158
8.5.1 鋰電池產業市場規模增長預測 158
8.5.2未來鋰電池產業需求前景分析 159
8.5.3鋰電池產業鏈的投資機會分析 160

第九章 2011-2013年石墨烯下游應用領域分析——太陽能電池行業 161
9.1 2011-2013年太陽能電池行業發展概況 161
9.1.1 全球太陽能電池行業發展現狀 161
9.1.2 中國太陽能電池行業發展環境 162
9.1.3 中國太陽能電池行業運行現狀 163
9.1.4 中國太陽能電池供應狀況分析 163
9.1.5 中國太陽能電池對外貿易狀況 164
9.1.6 中國太陽能電池技術研發分析 165
9.2 石墨烯在太陽能電池中的應用綜述 165
9.2.1 用于太陽能電池透光電極材料 165
9.2.2 用于太陽能電池受體材料 171
9.2.3 用于太陽能電池光陽極材料 173
9.3 石墨烯太陽能電池的研究動態 176
9.3.1 國外石墨烯太陽能電池的研究狀況 176
9.3.2 中國石墨烯太陽能電池的研究狀況 177
9.4 太陽能電池行業發展前景分析 178
9.4.1 未來全球太陽能電池行業格局 178
9.4.2 太陽能電池行業發展前景展望 178
9.4.3 太陽能電池行業供應形勢預測 179

第十章 2011-2013年石墨烯下游應用領域分析——超級電容器行業 180
10.1 2011-2013年超級電容器行業發展概況 180
10.1.1 基本特性介紹 180
10.1.2 市場規模現狀 182
10.1.3 技術研究現狀 182
10.1.4 應用領域分析 185
10.1.5 產業競爭格局 188
10.1.6 行業發展方向 188
10.2 石墨烯在超級電容器行業的應用綜述 189
10.2.1 石墨烯在超級電容器的應用 189
10.2.2 石墨烯復合材料在超級電容器的應用 190
10.3 石墨烯超級電容器的研究動態 191
10.3.1 美國石墨烯超級電容器的研究狀況 191
10.3.2 中國石墨烯超級電容器的研究狀況 191
10.4 超級電容器行業發展前景分析 192
10.4.1 超級電容器行業前景展望 192
10.4.2 超級電容器發展機遇分析 193
10.4.3 超級電容器應用空間分析 193

第十一章 2011-2013年石墨烯下游應用領域分析——傳感器行業 194
11.1 2011-2013年傳感器行業發展概況 194
11.1.1 產業發展現狀 194
11.1.2 行業規模分析 195
11.1.3 應用領域分析 196
11.1.4 政策環境分析 197
11.1.5 產業競爭格局 198
11.1.6 發展路徑探索 198
11.2 石墨烯在傳感器行業的應用綜述 200
11.2.1 石墨烯生物小分子傳感器 200
11.2.2 石墨烯酶傳感器 202
11.2.3 石墨烯DNA電化學傳感器 204
11.2.4 石墨烯醫藥傳感器 205
11.3 石墨烯傳感器的研究動態 207
11.3.1 美國石墨烯傳感器的研究狀況 207
11.3.2 中國石墨烯傳感器的研究狀況 208
11.4 傳感器行業發展前景分析 208
11.4.1 未來傳感器市場規模預測 208
11.4.2 傳感器市場需求前景預測 209
11.4.3 傳感器重點領域應用前景 209
11.4.4 磁性傳感器應用前景分析 210

第十二章 2011-2013年石墨烯下游應用領域分析——生物醫藥行業 212
12.1 2011-2013年生物醫藥行業發展概況 212
12.1.1 全球生物醫藥產業發展現狀 212
12.1.2 中國生物醫藥產業發展綜述 212
12.1.3 中國生物醫藥產業運行現狀 214
12.1.4 中國生物醫藥產業區域布局 214
12.2 石墨烯在生物醫藥行業的應用綜述 219
12.2.1 應用研究進展 219
12.2.2 作為納米載藥體系 220
12.2.3 用于生物檢測 222
12.2.4 用于生物成像 224
12.2.5 用于腫瘤治療 224
12.2.6 用于生物安全性 225
12.3 生物醫藥行業發展前景分析 226
12.3.1 未來生物醫藥市場規模預測 226
12.3.2 生物醫藥產業發展前景展望 226
12.3.3 生物醫藥市場需求前景分析 227

第十三章 2011-2013年石墨烯行業領先企業分析 228
13.1 南京先豐納米材料科技有限公司 228
13.1.1 企業簡介 228
13.1.2 主營業務 228
13.1.3 石墨烯產品與服務 228
13.1.4 石墨烯業務動態 229
13.2 中國寶安集團股份有限公司 229
13.2.1 企業簡介 229
13.2.2 主營業務 230
13.2.3 經營狀況 230
13.2.4 競爭實力 231
13.2.5 石墨烯業務狀況 231
13.3 四川金路集團股份有限公司 231
13.3.1 企業簡介 231
13.3.2 主營業務 232
13.3.3 經營狀況 232
13.3.4 石墨烯業務狀況 233
13.4 方大炭素新材料科技股份有限公司 234
13.4.1 企業簡介 234
13.4.2 主營業務 234
13.4.3 經營狀況 234
13.4.4 競爭實力 235
13.4.5 石墨烯業務狀況 235
13.5 力合股份有限公司 236
13.5.1 企業簡介 236
13.5.2 主營業務 236
13.5.3 經營狀況 236
13.5.4 石墨烯業務狀況 237

第十四章 石墨烯行業投資潛力及前景展望 238
14.1 投資形勢分析 238
14.1.1 投資機會分析 238
14.1.2 投資效益分析 238
14.1.3 投資風險分析 238
14.1.4 投資建議分析 240
14.2 發展前景分析 241
14.2.1 未來發展前景預測 241
14.2.2 潛在應用領域分析 241

圖表目錄
圖表 1  石墨烯 12
圖表 2  石墨烯結構圖 13
圖表 3  表征石墨烯的方法 14
圖表 4  石墨烯的表征方法 15
圖表5  物理制備方法 32
圖表6  物理方法制備石墨烯優劣勢分析 32
圖表7  化學制備方法 33
圖表8  化學方法制備石墨烯優劣勢分析 33
圖表9  NI膜上生長的石墨烯 35
圖表10  銅箔上生長的石墨烯 35
圖表11  常壓下在銅箔上生長的石墨烯 36
圖表12  單晶銅基體上生長的多晶石墨烯 37
圖表13  RU(0001)表面上生長的單晶石墨烯的STM像 37
圖表14  石墨烯從SIO2/SI基體到其他任意基體的轉移 39
圖表15  腐蝕基體法轉移CVD生長的石墨烯的示意圖 40
圖表16  采用PDMS從NI膜上轉移石墨烯的示意圖 41
圖表17  利用熱釋放膠帶從CU箔上轉移石墨烯的示意圖 42
圖表18  單層(A)和多層(B)石墨烯的TEM圖 44
圖表19  天然石墨(A)、氧化石墨烯(B)和石墨烯(C)的XRD圖 44
圖表20  氧化石墨烯(A)和石墨烯(B)的拉曼散射譜圖 45
圖表21  氧化石墨烯（A）和石墨烯（B）的紅外光譜 46
圖表22  石墨烯氫化物 51
圖表23  石墨烯擔載金屬催化劑 54
圖表24  各種制造方法均存在需要解決的課題 61
圖表25  基于石墨烯/纖維素復合紙的超級電容器。 101
圖表26  柔性碳納米管陣列/石墨烯的形貌 102
圖表27  氧化石墨烯誘導巨噬細胞死亡的機制示意圖 103
圖表28  2001-2012年全球石墨烯相關專利數量年度變化趨勢 109
圖表29  石墨烯相關專利技術的發展進程 110
圖表30  石墨烯專利申請量居前17位的技術領域及其申請情況 110
圖表31  石墨烯專利技術總體研發布局 112
圖表32  石墨烯專利受理量居前15位的國家/地區 113
圖表33  石墨烯專利受理量居前15位的國家/地區 114
圖表34  專利質量及專利保護力度比較 114
圖表35  主要國家/地區石墨烯專利申請人類型構成情況 116
圖表36  石墨烯技術重要專利申請人 117
圖表37  重要專利申請人石墨烯專利質量及專利保護力度對比 119
圖表38  石墨烯專利受理量居前15位的國家/地區受理量年度分布 120
圖表39  石墨礦石化學成分含量 124
圖表40  世界石墨礦資源儲量分布 125
圖表41  中國石墨礦資源地理分布示意圖 127
圖表42  黑龍江雞西柳毛石墨礦大西溝礦段礦體分布略圖 134
圖表43  湖南郴州魯塘石墨礦礦體分布略圖 135
圖表44  新疆奇臺蘇吉泉石墨礦礦體分布略圖 137
圖表45  主要氧化物雜質的熔沸點 141
圖表46  部分氯化物雜質的熔沸點 141
圖表47  2008-2012年中國鋰電池產量供應情況 152
圖表48  石墨烯復合電極材料 154
圖表49  不同維度導電劑與活性材料顆粒的復合模型 155
圖表50  2013-2018年中國鋰電池產業市場規模預測 159
圖表51  2011年世界前十大太陽能電池廠商的市場份額 161
圖表52  2008-2012年中國太陽能電池產量供應情況 164
圖表53  石墨烯應用于染料敏化太陽能電池的三個部分 166
圖表54  旋轉涂敷法在柔性透明聚合物上涂敷還原氧化石墨烯 168
圖表55  石墨烯的OPSC示意圖 172
圖表56  半透光異質結聚合物電池(A)結構示意圖和(B)能帶示意圖 174
圖表57  電化學方法及表面接枝方法來制備TIO2-GRAPHENE復合材料示意圖 175
圖表58  我國太陽能產業鏈各產業生命周期分析 178
圖表59  超級電容結合了電池與鉛酸電池的優點 180
圖表60  超級電容器與靜電電容器、電池的性能參數比較 181
圖表61  超級電容器市場規模比較 182
圖表62  有機系超級電容器和水系超級電容器的比較 185
圖表63  石墨烯基超級電容器的示意圖 189
圖表64  石墨烯基超級電容器的比電容和充放電速率 190
圖表65  2008-2012年中國傳感器行業市場規模統計 196
圖表66  扣除背底的循環伏安圖 200
圖表67  石墨烯（虛線）、石墨-GOD（點劃線）和石墨烯-GOD（實線）修飾的電極在飽和N2的0.05MPBS緩沖溶液中（PH7.4）的循環伏安曲線（掃速50MV/S） 203
圖表68  石墨烯-GOD修飾電極在不同掃速的循環伏安曲線 203
圖表69  0.1MPBS緩沖液（PH7.0）中的微分脈沖伏安圖（DPV） 205
圖表70  乙醇溶液中的石墨烯的TEM像 206
圖表71  石墨烯修飾GEC電極于含0.1MNH3?H2O2-NH4CL（PH7.4）緩沖劑中的循環伏安曲線 206
圖表72  石墨烯修飾GEC電極于含0.1MNH3?H2O2-NH4CL（PH7.4）緩沖劑中不同的對乙酰氨基酚濃度的方波伏安曲線 207
圖表73  2013-2018年中國傳感器行業市場規模預測 209
圖表74  世界主要生物產業國家 212
圖表75  中國各省生物醫藥產值分布圖 215
圖表76  中國主要區域生物醫藥關鍵要素評價結果 216
圖表77  環渤海區域生物醫藥產業基本發展情況圖示 217
圖表78  長三角區域生物醫藥產業基本發展情況圖示 218
圖表79  珠三角區域生物醫藥產業基本發展情況圖示 219
圖表80  SN38負載在PEG-NGO上的示意圖及SN38-PEG-NGO水溶液 220
圖表81  納米氧化石墨烯聯合載藥示意圖及RHOB標記的FA-NGO經由受體介導的內吞進入乳腺癌細胞MCF-7 221
圖表82  固定在NGO上的DNA及于靶DNA介導的熒光恢復示意圖 223
圖表83  NGO輸運MB檢測HELA細胞中表達生存素MRNA示意圖 223
圖表84  體內靜脈注射PEG-納米石墨烯用于腫瘤的光熱療法 225
圖表85  2008-2012年中國寶安集團股份有限公司資產及負債統計 230
圖表86  2008-2012年中國寶安集團股份有限公司營業收入及利潤總額統計 230
圖表87  2008-2012年四川金路集團股份有限公司資產及負債統計 232
圖表88  2008-2012年四川金路集團股份有限公司營業收入及利潤總額統計 233
圖表89  2008-2012年方大炭素新材料科技股份有限公司資產及負債統計 234
圖表90  2008-2012年方大炭素新材料科技股份有限公司營業收入及利潤總額統計 235
圖表91  2008-2012年力合股份有限公司資產及負債統計 236
圖表92  2008-2012年力合股份有限公司營業收入及利潤總額統計 236