由于具有密度低、比表面积大和导电性高等优点，三维石墨烯材料逐渐引起了科学家的广泛关注[1]。金属镍多孔模板的化学气相沉积法是近几年发展起来的制备高质量三维石墨烯的新方法[2]。然而，低成本、大批量和非金属催化剂模板的利用是三维石墨烯制备的重要挑战和必然趋势。本研究提出一种利用硅藻土(生物质氧化硅)模板直接化学气相沉积生长高结晶度石墨烯的方法。来源广泛的硅藻土材料取代了高催化活性金属模板的使用，使石墨烯产量更高，层数更可控；其自然矿化形成的三维分级多孔结构也有利于甲烷等碳源的高温裂解沉积。所制备石墨烯可以复制硅藻土的微观三维形貌，且结晶度优于还原氧化石墨烯。更重要的是，这种特殊形貌的石墨烯具有不易堆垛、自分散和易于溶液加工等优点，可用于制备高分散性和导电性的石墨烯溶液，有望满足石墨烯在柔性印刷电子、透明电极、导热、催化和储能等领域宏量应用的需求。