วิธีการทางเคมีจะออกซิไดซ์กราไฟต์ให้เป็นกราไฟต์ออกไซด์โดยปฏิกิริยาออกซิเดชันก่อน จากนั้นจึงเพิ่มระยะห่างของชั้นโดยการเติมกลุ่มฟังก์ชันที่ประกอบด้วยออกซิเจนลงบนอะตอมคาร์บอนระหว่างชั้นกราไฟต์ ส่งผลให้การโต้ตอบระหว่างชั้นอ่อนแอลง

ออกซิเดชันทั่วไป

วิธีการดังกล่าวได้แก่ วิธี Brodie วิธี Staudenmaier และวิธี Hummers [40] หลักการคือการบำบัดกราไฟต์ด้วยกรดเข้มข้นก่อน

จากนั้นเติมสารออกซิไดซ์ที่เข้มข้นเพื่อการออกซิเดชัน

กราไฟท์ที่ถูกออกซิไดซ์จะถูกแยกออกด้วยอัลตราโซนิกเพื่อสร้างกราฟีนออกไซด์ จากนั้นจึงทำการรีดิวซ์โดยการเติมตัวรีดิวซ์เพื่อให้ได้กราฟีน

ตัวรีดักชันทั่วไปได้แก่ ไฮดราซีนไฮเดรต NaBH4 และตัวรีดักชันอัลคาไลอัลตราโซนิคที่เข้มข้น NaBH4 มีราคาแพงและเก็บรักษาธาตุ B ได้ง่าย

แม้ว่าการลดด้วยอัลคาไลอัลตราโซนิคที่เข้มข้นจะง่ายและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่การลดนั้นทำได้ยาก* และกลุ่มฟังก์ชันที่มีออกซิเจนจำนวนมากจะยังคงอยู่หลังการลด

ดังนั้น ไฮดราซีนไฮเดรตราคาถูกจึงมักใช้เพื่อลดออกไซด์ของกราไฟต์ ข้อดีของการลดไฮดราซีนไฮเดรตคือ ไฮดราซีนไฮเดรตมีความสามารถในการลดที่แข็งแกร่งและระเหยได้ง่าย ดังนั้นจึงไม่มีสิ่งเจือปนเหลืออยู่ในผลิตภัณฑ์ ในกระบวนการลด มักจะเติมน้ำแอมโมเนียในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงความสามารถในการลดของไฮดราซีนไฮเดรต

ในทางกลับกัน มันสามารถทำให้พื้นผิวของกราฟีนผลักกันเนื่องจากประจุลบ ส่งผลให้การจับตัวเป็นก้อนของกราฟีนลดลง

การเตรียมกราฟีนในปริมาณมากสามารถทำได้โดยใช้กระบวนการออกซิเดชันและการรีดักชันทางเคมี และกราฟีนออกไซด์ผลิตภัณฑ์กลางมีการกระจายตัวที่ดีในน้ำ

กราฟีนสามารถปรับเปลี่ยนและทำงานได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นวิธีนี้จึงมักใช้ในการวิจัยวัสดุคอมโพสิตและการกักเก็บพลังงาน แต่เนื่องจากออกซิเดชัน

การไม่มีอะตอมคาร์บอนบางส่วนในกระบวนการอัลตราโซนิกและสารตกค้างของกลุ่มฟังก์ชันที่มีออกซิเจนในกระบวนการรีดิวซ์มักทำให้กราฟีนที่ผลิตมีข้อบกพร่องมากขึ้น ซึ่งทำให้สภาพนำไฟฟ้าลดลง จึงจำกัดการใช้งานในสาขาของกราฟีนที่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพสูง