石墨烯的生长机制主要受所用金属催化剂类型的影响，其中以铜（Cu）和镍（Ni）最为常见。铜的碳溶解度低，有利于石墨烯的表面生长机制，即在高温下通过碳氢化合物分解在铜表面形成石墨烯。相反，由于镍的碳溶解度较高，因此可以实现表面偏析和沉淀机制。在这种情况下，碳在高温下扩散到块状镍中，并在冷却时发生分离，从而在金属表面形成石墨烯薄片。
铜的表面生长
石墨烯在铜上的生长过程是碳氢化合物在高温下分解，释放出碳原子，然后在铜表面聚集。这种机制之所以受到青睐，是因为铜不易溶解碳，迫使碳留在表面形成石墨烯。石墨烯的生长通常是一个二维过程，碳种会添加到生长中的石墨烯岛的边缘，最终凝聚成一个连续的单层。一旦形成完整的石墨烯层，表面的反应性就会降低，从而抑制其他石墨烯层的进一步生长。镍上的偏析和沉淀：
相比之下，由于镍具有溶解碳的能力，因此其生长机制更为复杂。在高温合成过程中，碳原子扩散到镍块体中。当系统冷却时，这些碳原子分离并从镍中析出，在表面形成石墨烯层。这一过程受冷却速度和镍中初始碳浓度的影响，会影响所生成石墨烯层的数量和质量。
合成条件的影响：
石墨烯的成核和生长高度依赖于各种合成条件，如温度、压力、前驱体通量和成分，以及催化剂的特性，包括其结晶度、成分、晶面和表面粗糙度。这些因素会极大地影响石墨烯晶体的形状、取向、结晶度、成核密度、缺陷密度和演化。
研究与开发：
