早在2007年，Rümmeli等就在经典的CVD合成碳纳米管的条件下实现了金属氧化物对碳的催化石墨化。对于MgO纳米粉末，透射电镜研究[图1-29（a）]表明，采用CVD在乙醇或甲烷的碳流下850℃处理后，MgO晶体表面覆盖有少层石墨烯。与用传统金属催化的CVD合成的连续的石墨烯层不同，氧化物的表面存在许多单独的石墨烯片[图1-29（b），标记Ⅰ]，片层彼此重叠并形成褶皱[图1-29（b），标记Ⅱ]。由于缺少催化剂，相邻的石墨烯在生长过程中会形成褶皱并重叠而没有形成边界。尽管如此，使用稀盐酸去除MgO后，石墨烯外壳仍保留完整[图1-29（c）]。石墨烯外壳的拉曼信号显示出强D峰、变宽的G峰以及变弱且变宽的2D峰，表明产物为具有丰富的边缘缺陷的纳米石墨烯[图1-29（d）]。尽管有这些发现，这一方法仍值得进一步研究，可将其扩展到其他氧化物上并用于批量生产高纯度石墨烯粉末。

受到该研究的启发，Wang等在2009年用负载有Co的MgO材料为模板，在1000℃下通过Ar气流携带CH 4 的CVD来大规模合成少层石墨烯片。在该方法中，先将粉末状MgO（5.00g）浸入六水合硝酸钴[Co（NO 3 ） 2 ·6H 2 O，98％，0.36g]的100 mL乙醇溶液中超声1h。干燥后，将固体在130℃加热12h，研磨成细粉末，将其置于陶瓷舟皿中在混合物气流（CH 4 /Ar，体积比1∶4，流速375 mL·min -1 ）下于1000℃催化沉积石墨烯30min。然后将产物用浓HCl酸化以除去MgO和Co颗粒，随后用蒸馏水洗涤直到pH为中性，最后在70℃下干燥得到石墨烯产物。在该实验条件下，500mg的Co/MgO催化剂上可以合成50mg的少层石墨烯材料。

图1-30显示了少层石墨烯的典型SEM图像，并且表明通过这种方法实现了大量少层石墨烯的制备。样品由无规则聚集的薄而皱褶的片组成，它们紧密堆积在一起形成无序固体。

HRTEM图像清楚地证明了少层石墨烯颗粒的薄膜形态[图1-31（a）（b）]。一些石墨烯颗粒独立存在，但大多数石墨烯片被缝合在一起形成褶皱纸状结构，这种缝合或附聚导致石墨烯片的部分重叠和聚结。样品的另一个显著特征是石墨烯中存在大量波纹[图1-31（b）中的实心三角形]，这对石墨烯的电子特性有重要作用。这种方法不仅为工业生产石墨烯开辟了一条新的、低成本的方法，而且还为分子电子学和聚合物复合材料中的石墨烯应用提供了现实的可能性。

Dervishi等在CVD工艺和模板上进行了另一些尝试，他们报道了使用射频（Radio Frequency, RF）催化CVD来大规模生产石墨烯的新方法。RF-CVD法显著降低了合成过程中的能量消耗，同时防止形成无定形碳或其他类型的副产物，且使用了Fe-Co/MgO这种双金属催化剂体系作为模板。首先将Fe（NO 3 ） 3 ·9H 2 O和Co（NO 3 ） 2 ·6H 2 O在搅拌下分别溶解于乙醇中。接下来，将比表面积为130m 2 ·g -1 的MgO完全分散到30 mL乙醇中，并将金属盐混合物加入该MgO分散液中，超声处理约1h。接着，在连续搅拌下蒸发乙醇，并将催化剂体系在60℃下进一步干燥。最后，将催化剂在500℃的空气中煅烧2h，即可制得化学计量组成为2.5∶2.5∶95（质量百分比）的Fe-Co/MgO催化剂体系。

图1-32（a）展示了使用RF发生器制备的少量石墨烯生长过程的示意图。将大约100mg的催化剂均匀地铺展在石墨基座上，并放置在内径为1英寸 的石英管中心。首先，用氩气以150sccm吹扫石英管10min。接下来，打开RF发生器（其可提供的加热速率高达300～350℃·min -1 ）开始加热。当石墨舟的温度达到1000℃时，以4.5sccm通入乙炔30min。在反应结束后，系统在氩气下冷却10min，使用稀盐酸溶液和超声处理纯化后即可得到石墨烯片。

石墨烯纳米片的BET和Langmuir比表面积值分别为127.2m 2 ·g -1 和174.4m 2 ·g -1 。图1-32（b）显示了大量生产的石墨烯片的照片。通过TEM分析，其显示出少层石墨烯结构。低分辨率和高分辨率的TEM图像[图1-32（c）（d）]显示，所产生的样品由并排重叠的石墨烯片构成，其尺寸为100～110nm，它们在电子束下非常稳定。据计算，该石墨烯为3～5层。

2011年，Ning等采用流化床反应装置进行CVD，在多孔MgO模板上大批量制备了纳米石墨烯。制备过程如图1-33所示。利用Mg（OH） 2 的亲水性，采用煮沸法制备200～400nm的Mg（OH） 2 片层[图1-34（a）（b）]。随后在500℃下煅烧以除去水，生成了具有网状结构的MgO片层[图1-34（c）]。多孔MgO片层的比表面积（160m 2 ·g -1 ）比原始的MgO颗粒（50m 2 ·g -1 ）大得多，这是甲烷在MgO表面吸附和裂解的关键因素。通入甲烷促进石墨烯的CVD生长后，沿MgO的（200）晶格面在MgO表面形成了1～2层石墨烯[图1-34（d）]。通过在下行反应器中进行CVD，合成了克级的石墨烯材料。经过10min的反应，制备得到的碳产率为3％～5%（质量分数，约1g）。用酸洗法除去MgO模板后，可得到大量石墨烯产品[图1-34（e）]。XPS测试表明产物中不存在含氧官能团。

如图1-34（f）所示，石墨烯片具有多角形形貌，与多孔MgO层的形貌相似。通过扫描电镜以及透射电镜[图1-34（g）中箭头所示位置）]观察，可见直径在10nm左右的孔隙。在原子力显微镜观察到的网格结构中，石墨烯片的高度剖面上也显示有负峰[图1-34（h）中箭头所示位置]。用N 2 吸附法测定出石墨烯材料中直径小于10nm孔的存在，与上述电子显微镜观察结果吻合较好。石墨烯与MgO层在形貌和孔隙分布上的相似性表明，石墨烯通过模板生长在多孔MgO层上。纳米石墨烯的透射电镜和选区电子衍射图像表明，在MgO表面形成的石墨烯具有较好的结晶度。石墨烯层数的良好控制可以归因于甲烷的低裂解活性及其在MgO模板上的物理吸附，导致模板表面甲烷浓度较低。

2014年，Wang等使用二茂铁作为碳源，采用MgO作为模板并使用CVD来生长多孔石墨烯。他们将约0.2g煅烧的MgO粉末装载在石英舟上，石英舟放置在加热炉的石英管中心。二茂铁的升华和热解分别在120℃和500℃的N 2 气流中进行。CVD 60min后，石墨烯-MgO复合材料于流动的N 2 环境下，在800℃下退火90min。最后，将得到的石墨烯-MgO复合材料用热HCl溶液（150 mL的2.0 mol·L -1 ）处理以去除MgO模板。过滤收集多孔石墨烯，用大量去离子水和乙醇洗涤，并在80℃下干燥。这种典型的配方可以产生约30mg的多孔石墨烯。扫描电镜结果（图1-35）表明该方法合成的石墨烯呈带褶皱的薄片状。优化后的实验结果表明，如果CVD时间短于30min，则难以获得产品；如果时间超过60min，产物的厚度会增加，多孔石墨烯的比表面积就会降低。