近年来，通过化学气相沉积(CVD)法合成石墨烯的研究发展迅速，该方法合成的石墨烯有着优异的物理和化学性质，在场效应晶体管、透明电极材料、平板显示器等方面有着广泛的应用前景。CVD法可用于制备大面积、高质量的石墨烯，而关于不同基底上石墨烯的形成机理方面的研究很少，且影响因素随着各实验设备和条件的不同而有所差别，于是，我们在此基础上主要就石墨烯的合成和原位生长进行了研究，内容概括如下:　　第一章:主要介绍了石墨烯的结构、基本性能、制备方法和表征技术，对石墨烯在能源存储、光电器件等领域的应用进行了综述，并阐述我们的选题思路和研究内容。　　第二章:利用现有的可视化CVD设备，对不同过渡金属(Pt、Ni、Cu)基底进行了石墨烯生长质量的研究:采用正交实验法，发现改变气流量和反应时间对Pt基底上石墨烯的形成质量及层数影响不大，且更容易生成单层和双层等少层的石墨烯;在Ni基底上，则会生成单层、少层及多层混合的石墨烯;在Cu基底上，采用正交实验法对各因素进行考察，获得了最佳实验条件，同时考察了单因素对石墨烯质量的影响。采用扫描电镜、光学显微镜和拉曼(Raman)光谱仪等手段对产物进行了充分的表征。　　第三章:Pt和Ni在高温条件下的溶碳量相近，但其形成石墨烯的质量却有着很大的区别。我们利用现有CVD装置可视的优势，将其改装后安上石英窗口，实现了Ni基底上石墨烯生长的原位Raman检测;而Pt基底上，石墨烯对Raman光谱的响应较低，其峰强值受高温产生的黑体辐射影响严重，为此我们发展了一种准原位的测试方法，并辅以一定的常规Raman检测，从而探究Pt基底生长石墨烯的机理。　　第四章:我们采用低成本的AAO模板作为催化剂Fe的渗透孔道，以此制备催化剂基底，并采用CVD法合成碳纳米管阵列。另外，我们基于刻蚀技术和电子束蒸发镀膜技术，制备了两种不同的催化剂基底，并通过CVD法合成了柱状和蜂窝状的图案化碳纳米管阵列。