研究工作探究了等離子參數、原料氣體組成與納米石墨烯形態、層數及缺陷之間的關系，同時揭示了產生高純度石墨烯需要工藝條件。結合等離子體反應器流場溫度場的數值模擬和化學反應動力學計算，提出石墨烯可能的形成機理：低碰撞頻率的成核前驅體有利于形成片層（sheet-like）核心，并在富氫和高溫的等離子體環境中保持平面生長。石墨烯形成機理的闡明，為產品生產控制提供了理論指導。

 

　　石墨烯（Graphene）具有優異的光學、電學、力學特性，被認為是一種未來革命性的功能/結構材料，在能源環境、生物醫療、電子器件、化工和航空航天等多方面具有重要的應用。采用射頻感應加熱和微波加熱等離子體制備石墨烯能耗高，難以工業化應用。熱等離子體熱解碳氫化合物合成石墨烯，由于等離子體電導率隨著溫度增加迅速上升，導致電弧自動收縮到很小的范圍，對于合成石墨烯要求的毫秒級反應時間，難以實現均勻加熱，產品均勻性差，能耗高。采用課題組研制的磁分散電弧產生大面積均勻等離子體的技術，解決了等離子體對物料快速均勻加熱問題。