采用化学气相沉积方法制备了高质量的大面积单层石墨烯,利用拉曼光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜对在空气中热处理前后的石墨烯进行了表征,研究了单层石墨烯在空气中的热稳定性。结果表明,在空气中热处理后,石墨烯的缺陷明显增加,晶粒发生细化,其主要是由于热处理后石墨烯会发生轻微的氧化,表面形成C O及C—OH键。另外,由于石墨烯与衬底的结合形态有所变化,使得热处理后石墨烯表面更趋平整。