解题思路：A、根据碳单质的分类方法考虑；B、根据合金的特点考虑；C、根据石墨烯和金刚石的区别考虑；D、根据石墨烯的元素组成考虑．
A、石墨烯是由碳元素组成，所以属于非金属单质，故A错；
B、石墨烯由碳元素组成的一种物质，属于纯净物，合金属于混合物，所以石墨烯不属于合金，故B错；
C、石墨烯和金刚石的碳原子排列方式不同，属于两种不同的物质，故C错；
D、石墨烯由碳元素一种元素组成，所以完全燃烧时，碳与氧结合生成二氧化碳，故D正确．
故选D．
点评：
本题考点： 碳元素组成的单质．
考点点评： 解答本题关键是要知道金属元素与非金属元素的区别，知道合金属于混合物，物质燃烧是物质与空气中氧气结合．