روش شیمیایی ابتدا گرافیت را با واکنش اکسیداسیون به اکسید گرافیت اکسید می‌کند و با وارد کردن گروه‌های عاملی حاوی اکسیژن روی اتم‌های کربن بین لایه‌های گرافیت، فاصله لایه‌ها را افزایش می‌دهد و در نتیجه برهمکنش بین لایه‌ها را تضعیف می‌کند.

اکسیداسیون رایج

این روش‌ها شامل روش برودی، روش استادنمایر و روش هامرز [40] هستند. اصل این است که ابتدا گرافیت را با اسید قوی درمان کنید،

سپس اکسیدان قوی برای اکسیداسیون اضافه کنید.

گرافیت اکسید شده با استفاده از امواج فراصوت جدا شده و اکسید گرافن تشکیل می‌شود و سپس با افزودن عامل کاهنده، گرافن به دست می‌آید.

عوامل کاهنده رایج شامل هیدرازین هیدرات، NaBH4 و کاهش اولتراسونیک قلیایی قوی هستند. NaBH4 گران است و به راحتی عنصر B را حفظ می‌کند،

اگرچه کاهش اولتراسونیک قلیایی قوی ساده و سازگار با محیط زیست است، اما کاهش آن دشوار است * و تعداد زیادی از گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار پس از کاهش باقی می‌مانند،

بنابراین، معمولاً از هیدرازین هیدرات ارزان‌تر برای کاهش اکسید گرافیت استفاده می‌شود. مزیت کاهش هیدرازین هیدرات این است که هیدرازین هیدرات توانایی کاهش قوی دارد و به راحتی تبخیر می‌شود، بنابراین هیچ ناخالصی در محصول باقی نمی‌ماند. در فرآیند کاهش، معمولاً مقدار مناسبی آب آمونیاک برای بهبود توانایی کاهش هیدرازین هیدرات اضافه می‌شود.

از سوی دیگر، می‌تواند باعث شود سطوح گرافن به دلیل بارهای منفی یکدیگر را دفع کنند و در نتیجه تجمع گرافن کاهش یابد.

آماده‌سازی گرافن در مقیاس بزرگ را می‌توان با روش اکسیداسیون و کاهش شیمیایی انجام داد و اکسید گرافن محصول میانی، پراکندگی خوبی در آب دارد.

اصلاح و عامل‌دار کردن گرافن آسان است، بنابراین این روش اغلب در تحقیقات مواد کامپوزیتی و ذخیره‌سازی انرژی استفاده می‌شود. اما به دلیل اکسیداسیون

عدم وجود برخی از اتم‌های کربن در فرآیند اولتراسونیک و باقی ماندن گروه‌های عاملی حاوی اکسیژن در فرآیند کاهش، اغلب باعث می‌شود گرافن تولید شده حاوی نقص‌های بیشتری باشد که رسانایی آن را کاهش می‌دهد و در نتیجه کاربرد آن را در زمینه گرافن با الزامات کیفیت بالا محدود می‌کند.