石墨烯和金属掺杂石墨烯由于具有优异的理化性质，具有极为广阔的应用前景。如果通过氯化方法能将碳化物转化为高质量石墨烯和金属自掺杂石墨烯，不失为一种高效、低成本的石墨烯及其高附加值衍生材料制备方法。目前通过碳化物获取石墨烯的主要方法为碳化硅（SiC）晶体外延生长法，但该方法不仅需要价格高昂的6H-SiC晶圆作为石墨烯前驱体，还需要苛刻的高温（≥1200℃）和超高真空条件，制备工艺复杂且成本居高不下。因此，开辟新的碳化物衍生石墨烯合成方法成为一个亟待解决的科学问题。探索出了一种将二维晶体金属碳化物合成高质量石墨烯的方法—二维晶体金属碳化物完全氯化法，即在常压下通过彻底的氯化反应将二维晶体金属碳化物快速转化为石墨烯（图1），并通过控制反应温度实现了石墨烯层数的可控。这种自上而下（Top-down）制备的石墨烯具有成本低、缺陷少、质量高且层数可控等优点。该高质量石墨烯的制备方法已申请了国家发明专利（201611209424.4）。此外，我们在世界上首次提出了非完全氯化策略，分别制备出碳化物（MxCy）衍生金属（M）自掺杂石墨烯材料，展示了优异的催化活性。当氯气与二维金属碳化物（MxCy）晶体中的金属（M）原子发生非完全取代反应时，一部分M原子以氯化物（MClx）形式被移除，余下的M原子被原位保留在石墨烯晶格中，从而可以获得M金属自掺杂石墨烯，解决了金属原子与石墨烯中碳原子半径不匹配而难以实现石墨烯金属掺杂的科学技术难题。同时，通过将碳化铬（Cr3C2）、碳化铌（NbC）、碳化钒（VC）和碳化钼(Mo2C)等二维晶体金属碳化物转化为金属自掺杂石墨烯，证明了这一创新策略的普适性（发明专利201611208447.3）。此外，通过控制氯气用量进一步实现了对金属掺杂量的可控。制备的Cr自掺杂石墨烯，其析氧催化活性是商业氧化铱催化剂的的4倍，在碱性条件下氧还原活性（ORR）可与商业铂催化剂媲美。研究成果已先后被MaterialsView、CHEMEUROPE、中科院上硅所等几十家国内外知名网站和机构报道及转载。　　据报道，在“十二五”期间，我国各地方政府已经将目光瞄准石墨烯这一新材料，并相继成立了一系列石墨烯产业化基地，包括宁波石墨烯产业园、常州江南石墨烯研究院、无锡石墨烯产业化示范区、青岛国际石墨烯创新中心等。“十三五”期间，石墨烯产业将逐步形成电动汽车锂电池用石墨烯基电极材料、海洋工程用石墨烯基防腐涂料、柔性电子用石墨烯薄膜、光电领域用石墨烯基高性能热界面材料在内的四大产业集群，全行业产业规模有望突破千亿元，具有巨大的产业化前景。