Представлены результаты исследования условий синтеза графена и систем на его основе без использования подложек при конверсии жидких и газообразных углерод-содержащих материалов в гелиевой, азотной или аргоновой плазме, генерируемой электродуговым плазмотроном, при пониженном давлении. С помощью комплекса физико-химических методов установлено, что при синтезе в объеме морфология графена имеет вид смятой бумаги. При изменении геометрии проточной части реактора без использования подложек формируется структура гидрированного графена. Использование азотной плазмы позволяет получить графен, допированный атомами азота или меди. При добавлении спиртов в плазму аргона или гелия происходит синтез термически стабильного окисленного графена. Сделан вывод о возможности применения плазменных условий для одноступенчатого синтеза графеновых материалов.