Metoda chemiczna najpierw utlenia grafit do tlenku grafitu poprzez reakcję utleniania, a następnie zwiększa odstęp między warstwami poprzez wprowadzenie grup funkcyjnych zawierających tlen na atomach węgla pomiędzy warstwami grafitu, osłabiając w ten sposób oddziaływanie między warstwami.

Typowe utlenianie

Do metod tych zalicza się metodę Brodiego, metodę Staudenmaiera i metodę Hummersa [40]. Zasada polega na tym, aby najpierw potraktować grafit mocnym kwasem,

Następnie należy dodać silny środek utleniający w celu utlenienia.

Utleniony grafit jest oddzielany ultradźwiękami, tworząc tlenek grafenu, a następnie redukowany przez dodanie środka redukującego w celu uzyskania grafenu.

Do powszechnych środków redukujących należą hydrat hydrazyny, NaBH4 i silna redukcja ultradźwiękowa alkaliczna. NaBH4 jest drogi i łatwy do zatrzymania element B,

Chociaż redukcja ultradźwiękowa silnym alkalicznym roztworem jest prosta i przyjazna dla środowiska, jest trudna do przeprowadzenia*, a po redukcji pozostaje duża liczba utlenionych grup funkcyjnych,

Dlatego tańszy hydrat hydrazyny jest zwykle używany do redukcji tlenku grafitu. Zaletą redukcji hydratu hydrazyny jest to, że hydrat hydrazyny ma silne właściwości redukujące i łatwo się ulatnia, więc w produkcie nie pozostaną żadne zanieczyszczenia. W procesie redukcji zwykle dodaje się odpowiednią ilość wody amoniakalnej, aby poprawić właściwości redukujące hydratu hydrazyny,

Z drugiej strony może powodować, że powierzchnie grafenu będą się odpychać ze względu na ładunki ujemne, redukując w ten sposób aglomerację grafenu.

Produkcja grafenu na dużą skalę może być realizowana metodą chemicznego utleniania i redukcji, a produkt pośredni, tlenek grafenu, charakteryzuje się dobrą dyspersją w wodzie.

Grafen jest łatwy do modyfikacji i funkcjonalizacji, dlatego ta metoda jest często stosowana w badaniach materiałów kompozytowych i magazynowania energii. Jednak ze względu na utlenianie

Brak niektórych atomów węgla w procesie ultradźwiękowym i pozostałości grup funkcyjnych zawierających tlen w procesie redukcji sprawiają, że wyprodukowany grafen zawiera często więcej defektów, co obniża jego przewodność, ograniczając tym samym jego zastosowanie w dziedzinie grafenu o wysokich wymaganiach jakościowych.