当今的石墨烯通常使用机械或热剥离、化学气相沉积（CVD）和外延生长进行制备。 大规模合成石墨烯的最有效方法之一可能是氧化石墨烯的化学还原。 自2004年首个关于机械剥离单层石墨烯的文章发表以来，伴随着寻求更低成本、更简单、更有效和更好的石墨烯生产方法，人们对氧化石墨（由石墨氧化而产生）的兴趣急剧增加。与其他方法相比，氧化石墨适合大规模生产制备，在经济上适合工业或商业应用。

从氧化石墨到氧化石墨烯

虽然石墨是由数百万层石墨烯组成的三维碳基材料，但是氧化石墨有点不同。 通过使用强氧化剂氧化石墨，在石墨结构中引入氧化官能团，这不仅扩大了层分离，而且使材料具有亲水性（意味着它们可以分散在水中）。 这一特性使得氧化石墨会在水超声处理中脱落玻璃，最终生成单层或几层名为氧化石墨烯（GO）的石墨烯。 因此，氧化石墨与氧化石墨烯之间的主要区别在于层数。 虽然氧化石墨是氧化石墨烯分散体中的多层体系，但是仍可得到几层和单层石墨烯薄片。

氧化石墨烯的特性

氧化石墨烯的优点之一是，由于存在氧官能团，其在水和其他有机溶剂以及不同的基质中具有易分散性。这是一个非常重要的特性。比如将氧化石墨烯与陶瓷或聚合物基质混合， 可以够极大改善陶瓷或聚合物的电气和机械性能。

而在导电性方面，由于其sp2键合网络被破坏，氧化石墨烯通常被描述为电绝缘体。 为了恢复蜂窝状六方晶格，以及由此产生的导电性能，必须实现对氧化石墨烯的还原。 必须考虑到，一旦大部分氧基官能团被除去，获得的还原氧化石墨烯则较难分散。

氧化石墨烯的官能化可以从根本上改变氧化石墨烯的特性。 所产生的改变化学性能的石墨烯，则可能变得适合更多其他应用。 取决于所需要的应用，有许多方法可以将氧化石墨烯官能化，用于光电子学、生物元件或作为药物递送材料等。例如，将石墨烯的共价官能团氨基化，可以增加石墨烯在有机溶剂中的分散性。 实验还证明，卟啉－伯胺的和富勒烯－仲胺官能化的片状氧化石墨烯，显示了优异的非线性光学性能。

为了使氧化石墨烯可用作制备单层或几层石墨烯薄膜的中间体，开发相应的氧化和还原工艺分离，并在不改变碳原子层结构的情况下将其分离和区隔石墨烯层显得尤为重要。 到目前为止，虽然氧化石墨烯的化学还原现在被认为是石墨烯大量生产的最合适方法，但是在较大规模前提下仍难以制备得到与机械剥离相同质量的石墨烯薄膜。 一旦克服了这一问题，我们预计石墨烯将在商业和工业中得到更广泛的应用。