石墨烯与碳纳米管是同素异形体，性质上有一些异同：由于二者碳碳键的结合方式，导致二者相似的力学性能和热学性能，都表现为较高的热导率；然而二者结构的差异导致它们迥异的光电性能和散热方式。

     石墨烯：简单来说就是仅有一个院子尺寸厚度的单层石墨层片，是由sp²杂化的碳原子紧密排列成六方蜂巢结构的二维晶体。碳纳米管：可以看作是由石墨片卷绕而成的无缝中空管；分为单壁纳米管和多壁纳米管。

     石墨烯所具备的高比表面，良好机械性能，优异的导热、导电能力使得它在催化方面也存在着巨大的潜能，一般以用于光催化、电催化、多相催化。例如：催化氧化苯甲醇、醛酮的缩合反应、硫醇的缩合反应、Friedel-Crafts反应等。

     碳纳米管具有极高的强度和硬度，耐热、耐腐蚀性好，并具有尺寸小等特性。它独特的纳米中空结构，使得它有可能作为一种纳米反应器。它有合适的孔径分布，便于金属组分更好地分散。尤其是表面性质，能依据人们的需要进行修饰，使其适合作为新型催化剂载体。目前，以碳纳米管作载体的催化剂，在电催化、甲醇拨基化、合成氨、甲醇制氢、Fischer-Tropsc反应、氢甲酰化等领域都取得了比常规催化剂更好的效果。

      石墨烯的散热方式是热传导，即将热源均匀地传导铺满整个散热片，通过增大散热面积达到降温效果。碳纳米管的散热方式是热辐射，可将热源中的热能转化为红外线，快速将热能转成光能带离热源。在散热效果上，碳纳米管会略微优于石墨烯。