化学的方法は、まず酸化反応によってグラファイトを酸化グラファイトに酸化し、グラファイト層間の炭素原子に酸素含有官能基を導入することで層間隔を広げ、層間の相互作用を弱めます。

一般的な酸化

これらの方法には、ブロディ法、シュタウデンマイヤー法、ハマーズ法などがある[40]。原理は、まずグラファイトを強酸で処理し、

次に、酸化のために強力な酸化剤を加えます。

酸化グラファイトを超音波で剥離して酸化グラフェンを形成し、その後還元剤を加えて還元してグラフェンを得ます。

一般的な還元剤としては、ヒドラジン水和物、NaBH4、強アルカリ超音波還元などが挙げられます。NaBH4は高価で、元素Bが保持されやすいため、

強アルカリ超音波還元は簡単で環境に優しいが、還元が難しく、還元後に多くの酸素化官能基が残るため、

そのため、グラファイト酸化物の還元には、通常、より安価なヒドラジン水和物が用いられます。ヒドラジン水和物還元の利点は、ヒドラジン水和物は還元力が強く、揮発しやすいため、製品に不純物が残らないことです。還元工程では、通常、ヒドラジン水和物の還元力を高めるために、適量のアンモニア水が添加されます。

一方、負電荷によりグラフェンの表面同士が反発し合うことで、グラフェンの凝集が軽減されます。

化学的酸化還元法によってグラフェンの大規模製造が可能であり、中間生成物である酸化グラフェンは水中で良好な分散性を示す。

グラフェンは改質や機能化が容易なため、複合材料やエネルギー貯蔵の研究でよく用いられています。しかし、酸化されやすいため、

超音波処理で一部の炭素原子が欠落したり、還元処理で酸素含有官能基が残留したりすると、生成されるグラフェンに欠陥が多く含まれるようになり、導電性が低下し、高品質が求められるグラフェンの分野での応用が制限されることがあります。