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石墨烯粉体可细分为三类。第一类是较为纯粹的石墨烯粉体或微片，含碳量大于99%甚至更高，由单层或多层石墨烯组成，呈高度膨松状，具有优良的导电性能和导热性能，与传统的母体材料混合后，可用于改善材料的导电和导热等特性，主要用于航空航天、电磁屏蔽、动力电池、超级电容器材料、气体阻隔、功能聚合物涂层、复合增强材料、海水淡化、污水处理等多个领域。
第二类是功能化的石墨烯粉体。结构完整的石墨烯是由不含任何不稳定键的碳六元环组合而成的二维晶体，化学稳定性高，表面呈惰性状态，与其他介质（如溶剂等）的相互作用力较弱，并且石墨烯片与片之间有较强的范德瓦耳斯力，容易产生聚集，使其难溶于水及常用的有机溶剂，不易加工成型。若想实现石墨烯在基体中分散，须对石墨烯进行有效的功能化。功能化是实现石墨烯分散、溶解和加工成型的最重要手段。通过引入特定的化学官能团，可以赋予石墨烯新的性质，从而进一步拓展其应用领域，如药物检测和催化剂等特殊领域。在石墨烯的应用研究中，一个重要的问题就是如何实现其可控功能化。
第三类是石墨氧化制备石墨烯的过程中所产生的氧化石墨烯粉体，由于具有许多优异的化学和物理特性，在许多领域展现出特殊的用途。由于氧化石墨烯含有大量的羧基、羟基和环氧基等活性官能团，可以利用多种化学反应对氧化石墨烯进行共价键合。通过对氧化石墨烯进行功能化，不仅可以提高其溶解性，而且可以赋予其新的性质，使其在聚合物复合材料、光电功能材料与器件、生物医药等领域有很好的应用前景。