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需求背景

氧化石墨烯或氧化石墨的制备方法主要有三种：Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。三种方法中Hummers法在制备氧化石墨烯或氧化石墨的时效性，安全性，稳定性上较为突出，也是工业化大批量制备氧化石墨所采用的方法。Hummers法的制备原理：通过浓硫酸与高锰酸钾形成的强氧化物来插层、氧化石墨(粉末或微片)，再经水化反应对石墨氧化物进行氧化、剥离，再经过多次洗涤纯化后得到含有羧基、羟基、环氧、磺酸基等含有C、O官能团的氧化石墨，此氧化石墨可以经超声、高剪切剧烈搅拌、高压剥离等方式剥离为氧化石墨烯或氧化石墨，并在水中形成稳定氧化石墨烯或氧化石墨悬浮液。

Hummers法在实验室中常采用的制备路径：在烧杯或烧瓶中通过控制温度、时间和加水量来进行石墨的氧化、插层和水化过程，完成上述过程后物料通过抽滤、压滤或离心进行氧化石墨的洗涤纯化；

Hummers法在工业化大规模生产氧化石墨烯或氧化石墨的制备路径：在反应釜中通过控制温度、时间和加水量来实现石墨的氧化、插层和水化过程，完成上述过程后物料通过抽滤、压滤或离心进行氧化石墨的洗涤纯化；

从上述的两个方法对比可以看出，工业化大规模制备氧化石墨烯或氧化石墨的过程同实验室制备氧化石墨烯或氧化石墨的过程基本相同，但由于生产体量不同；工业化生产更最求效率；成本是工业化制备的核心竞争力；所以工业化大规模生产氧化石墨烯或氧化石墨对更高效、更便捷、成本更低有更为迫切的需求。

需解决的主要技术难题

增大石墨坩埚的容积，提高石墨烯装填量。

降低制作成本，提高生产效率。

生产便捷增加行业竞争力。

期望实现的主要技术目标

提高氧化石墨产能，降低原料成本达到石墨烯制造成本的目的，增大坩埚容积，提高石墨烯装填量，降低石墨烯的煅烧成本

需求解析

解析单位：“科创中国”NQI先进碳材料产业科技服务团（中国检验检测学会） 解析时间：2022-11-29

王婷

中国检验检测学会

职员

综合评价

该需求通过提高氧化石墨产能、降低原料成本，达到降低石墨烯制造成本的目的，增大坩埚容积，提高石墨烯装填量，降低了石墨烯的煅烧成本，利用新煅烧炉，可以进行高达2200℃的煅烧实验，此温度下石墨烯的褶皱结构会被修复，但是应用场景要持续探索。 总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。

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