石墨烯出现在实验室中是在2004年，其时，英国的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃塞洛夫发现他们能用一种十分简单的办法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，所以薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这今后，制备石墨烯的新办法层出不穷，经过5年的开展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。
制备办法：
　　石墨烯的合成办法主要有两种：机械办法和化学办法。机械办法包括微机械别离法、取向附生法和加热SiC的办法 ； 化学办法是化学复原法与化学解理法。
1.微机械别离法
　　最普通的是微机械别离法，直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。2004年Novoselovt等用这种办法制备出了单层石墨烯，并能够在外界环境下安稳存在。典型制备办法是用别的一种资料膨化或许引进缺陷的热解石墨进行冲突，体相石墨的外表会产生絮片状的晶体，在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。但缺陷是此法是运用冲突石墨外表取得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄片，其尺度不易控制，无法可靠地制作长度足供使用的石墨薄片样本。
取向附生法—晶膜成长
　　取向附生法是运用成长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在 1 1 5 0 ℃下渗入钌，然后冷却，冷却到850℃后,之前吸收的很多碳原子就会浮到钌外表，镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质外表，终究它们可长成完整的一层石墨烯。第一层掩盖 8 0 ％后，第二层开端成长。底层的石墨烯会与钌产生激烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌彻底别离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片体现令人满意。但选用这种办法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影 响碳层的特性。别的Peter W.Sutter 等运用的基质是稀有金属钌。
加热 SiC法
　　该法是经过加热单晶6H-SiC脱除Si，在单晶(0001) 面上分解出石墨烯片层。详细进程是：将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下经过电子炮击加热，除去氧化物。用俄歇电子能谱确定外表的氧化物彻底被移除后，将样品加热使之温度升高至1250~1450℃后恒温1min~20min，从而构成极薄的石墨层，经过几年的探究，Berger等人已经能可控地制备出单层或是多层石墨烯。其厚度由加热温度决议，制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
　　一条以商品化碳化硅颗粒为质料，经过高温裂解规模制备高品质无支持（Free standing）石墨烯资料的新途径。经过对质料碳化硅粒子、裂解温度、速率以及气氛的控制，能够完成对石墨烯结构和尺度的调控。这是一种十分新颖、对完成石墨烯的实践使用十分重要的制备办法。
2.化学复原法
　　化学复原法是将氧化石墨与水以1 mg/mL的 比例混合， 用超声波振荡至溶液清晰无颗粒状物质，加入适量肼在1 0 0℃回流2 4 h ，产生黑色颗粒状沉淀，过滤、烘干即得石墨烯。Sasha Stankovich 等运用化学涣散法制得厚度为1 nm左右的石墨烯。
    化学解理法
　　化学解理法是将氧化石墨经过热复原的办法制备石墨烯的办法，氧化石墨层间的含氧官能团在一定温度下产生反响，迅速放出气体，使得氧化石墨层被复原的同时解理开，得到石墨烯。