השיטה הכימית מחמצנת תחילה גרפיט לתחמוצת גרפיט על ידי תגובת חמצון, ומגדילה את מרווח השכבות על ידי הכנסת קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן על אטומי הפחמן בין שכבות הגרפיט, ובכך מחלישה את האינטראקציה בין השכבות.

חמצון נפוץ

השיטות כוללות את שיטת ברודי, שיטת שטאודנמאייר ושיטת האמרס [40]. העיקרון הוא לטפל תחילה בגרפיט בחומצה חזקה,

לאחר מכן הוסיפו חומר מחמצן חזק לצורך חמצון.

הגרפיט המחומצן עובר תהליך אולטרסאונד ליצירת תחמוצת גרפן, ולאחר מכן מופחת על ידי הוספת חומר מחזר לקבלת גרפן.

חומרי חיזור נפוצים כוללים הידרזין הידראט, NaBH4 וחיזור אלקלי חזק באולטרסאונד. NaBH4 הוא יסוד B יקר וקל לשמרו.

למרות שהחיזור האולטרסאונד החזק באמצעות אלקליות הוא פשוט וידידותי לסביבה, קשה להפחתו *, ומספר רב של קבוצות פונקציונליות מחומצנות יישארו לאחר החיזור,

לכן, בדרך כלל משתמשים בהידרזין הידראט זול יותר כדי להפחית תחמוצת גרפיט. היתרון של הפחתת הידרזין הידראט הוא שלהידרזין הידראט יש יכולת הפחתה חזקה והוא קל להתנדף, כך שלא יישארו זיהומים במוצר. בתהליך ההפחתה, מוסיפים בדרך כלל כמות מתאימה של מי אמוניה כדי לשפר את יכולת ההפחתה של הידרזין הידראט,

מצד שני, זה יכול לגרום למשטחי הגרפן לדחות זה את זה עקב מטענים שליליים, ובכך להפחית את הצטברות הגרפן.

ניתן להכין גרפן בקנה מידה גדול בשיטת חמצון וחיזור כימית, ותוצר הביניים של תחמוצת גרפן הוא בעל פיזור טוב במים.

קל לשנות ולהפוך גרפן לפונקציונלי, ולכן שיטה זו משמשת לעתים קרובות במחקר של חומרים מרוכבים ואחסון אנרגיה. אך בגלל חמצון

היעדר כמה אטומי פחמן בתהליך האולטרסאונד ושאריות של קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן בתהליך החיזור גורמים לעיתים קרובות לגרפן המיוצר להכיל פגמים רבים יותר, מה שמפחית את המוליכות שלו, ובכך מגביל את יישומו בתחום הגרפן עם דרישות איכות גבוהות.