T/CGIA 004.4-2022 石墨烯材料 绿色制备与温室气体排放 核算指南 第4部分：电弧放电法

ICS07.120

CCSA20

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g团体标准

T/CGIA004.4-2022

石墨烯材料绿色制备与温室气体排放

核算指南第4部分：电弧放电法

Guidelinesforgreenpreparationofgraphenematerialsand

greenhousegasemissionaccountingPart4：preparationof

graphenebyarcdischargemethod

2022-12-30发布2023-12-30实施

中关村华清石墨烯产业技术创新联盟发布

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目录

前言..............................................................................................................................................................................II

引言.............................................................................................................................................................................III

1范围..............................................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件.......................................................................................................................................................................1

3术语和定义................................................................................................................................................................................1

4典型制备工艺............................................................................................................................................................................3

5制备工艺绿色化关键因素分析..............................................................................................................................................3

6电弧法制备石墨烯的温室气体排放核算...........................................................................................................................4

7工艺绿色化途径.........................................................................................................................................................................5

8绿色制备最佳实践与潜在技术..............................................................................................................................................6

9碳排放管理与措施....................................................................................................................................................................6

附录A（资料性）绿色制备最佳实践与潜在绿色技术案例..........................................................................................7

附录B（资料性）温室气体排放核算台账表.....................................................................................................................8

附录C（资料性）本标准编制单位简介..............................................................................................................................9

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前言

本文件参照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规

定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任，不对涉及专

利权的纠纷负责。

本标准由中关村华清石墨烯产业技术创新联盟提出并归口。

本文件起草单位：江苏清大际光新材料有限公司、山东国瓷功能材料股份有限公司、南京工业大学、

宁波石墨烯创新中心有限公司【国家石墨烯创新中心】、黑龙江省石墨谷新材料科技有限公司、北京清

大际光科技发展有限公司、黑龙江诺康石墨新材料科技有限公司、中关村华清石墨烯产业技术创新联盟、

上海交通大学、黑龙江益墨轩新材料科技有限公司、北京服装学院、黑龙江龙烯新材料科技有限公司、

上海益墨轩新材料科技有限公司、科泽新材料股份有限公司。

本文件主要起草人：孙清友、冷金凤、刘兆平、潘光军、戴石锋、吕雪、孙福伟、梅佳、李泽、苏

言杰、刘忠年、赵永彬、王春博、李昕、时浩、于宗心、邓宏、邵艳秋、耿飚。

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引言

2020年我国向世界庄严承诺，我国二氧化碳排放力争在2030年达到峰值，努力争取在2060年前

实现碳中和。诺必行、行必果，“3060双碳”目标的提出，必将对我国各行各业发展产生重大而现实

的影响。2021年中共中央、国务院印发的《国家标准化发展纲要》中指出：完善绿色发展标准化保

障，建立健全碳达峰、碳中和标准，筑牢绿色生产标准基础。由此可见，绿色工艺、绿色技术、绿色

发展是产业未来发展方向，可以保证产业行稳致远。

石墨烯材料作为一种涉碳纳米新材料，具有多重优异的本征性质，在新能源、热管理、5G及电子

器件、电力电网、航空航天、轨道交通及汽车、军工装备、体育器材、健康医疗等领域有着广阔的应

用前景。经过10余年的发展，石墨烯在部分应用领域已取得了突破，呈现出良好的发展势头，产业

规模逐年扩大。在“3060双碳”目标的大背景下，石墨烯材料作为新兴技术，不仅需要重视自身发展绿

色化的问题，同时也要思考如何利用自身材料性能优势为其他产业绿色低碳发展提供技术解决方案。

本标准将聚焦不同工艺的石墨烯材料绿色制备。石墨烯材料的制备方法通常分为“自上而下”

（Top-Down）和“自下而上”（Bottom-Up）两类，见图1。其中，自上而下是指以石墨为原材料，

采用物理、化学方法得到石墨烯材料，典型代表有机械剥离法、液相剥离法、氧化还原法、电化学法

等；自下而上是指以碳氢化合物、单晶硅等含有碳元素的材料为原材料，在高温、超真空等环境下制

备出石墨烯材料，典型代表有化学气相沉积（CVD）法、等离子体化学气相沉积（PECVD）法、SiC外

石墨烯制备方法

自上而下自下而上

机械剥离液相剥离氧化还原SIC外延有机合成

电化学法CVD法PECVD法电弧法

法法法生长法法

延生长法、有机合成法、电弧法等。

图1石墨烯材料制备方法

本部分是针对电弧法制备石墨烯，以国家相关标准为基础，结合电弧法具体的工艺而制定。这些

基础国家标准有《绿色产品评价通则》（GB/T33761-2017）、《绿色工厂评价通则》（GB/T36132-

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T/CGIA004.4--2022

2018）、《行业循环经济实践技术指南编制通则》（GB/T39161-2020）等。由于不同的应用场景对产品

的性能要求、成本要求及效率要求不同，各企业采用的技术与工艺会有差异，指南中所录数据及技术

为编制人员对典型工艺与技术的梳理，可能与企业实际生产状况存在偏差，属正常现象，文件发布实

施后会根据产业发展情况及规范化程度同步对文本进行相应的修订与更新。

T/CGIA004.4--2022

石墨烯材料绿色制备与温室气体排放核算指南

第4部分：电弧放电法

1范围

本文件梳理了工业电弧法制备石墨烯的典型工艺流程，列举了原料、能耗等关键因素的消耗范

围，整理了典型工艺的温室气体排放核算方法，提出了绿色制备途径，推荐了绿色制备最佳实践与潜

在技术和碳减排建议，并给出了企业台账的模板参考。本文件提供了石墨烯材料制造过程中的减量

化、资源化及再利用、无害化方面的指南。

本文件适用于绿色园区规划、绿色厂房建设、绿色工艺评价、绿色投资决策等。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款，其中注日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单位）

适用于本文件。

GB/T32150工业企业温室气体排放核算和报告通则

GB/T32151.5温室气体排放核算与报告要求第5部分：钢铁生产企业

T/CGIA001石墨烯材料术语和代号

3术语和定义

T/CGIA001中界定的及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

石墨烯graphene

每一个碳原子以sp2杂化与三个相邻碳原子键合形成的蜂窝状结构的碳原子单层。

注：它是许多碳材料的构建单元。

3.2

石墨烯材料graphenematerials，GM

由石墨烯（3.1）单独或紧密堆垛而成、层数不超过10层的二维材料及其衍生物。

注1：石墨烯材料包括单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯。

注2：常见改性方式包括氧化、氢化、氟化、磺化或异质掺杂等。

注3：石墨烯材料的存在形态有：薄膜、粉体、浆料和三维构造体。

3.3

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电弧放电法arcdischarge

利用阴阳电极间的电弧放电，石墨阳极在强电流下融化或升华，在一定气氛下生成石墨烯材料

（3.2）的方法。

注1:电极材料为石墨、碳黑等含碳导电材料。

3.4

绿色制备greenpreparation

在产品全生命周期过程中，以合理利用资源、节约成本、降低环境及生态污染、保障人体健康与

安全、生产高品质产品为目标，对将原材料转变为产品的工序和环节进行控制，使得产品制造过程实

现减量化、资源化及再利用、无害化。

注1：减量化是指在生产过程中减少资源消耗和废物产生。

注2：资源化及再利用是指将废物作为原料进行利用或者进行再生利用、对热能等能源进行回收和循环利用。

注3：无害化是指避免使用有毒有害的原料或产生有毒有害的产物。

3.5

温室气体greenhousegas

大气层中自然存在的和由于人类活动产生的能够吸收和散发由地球表面、大气