Grafit, milyonlarca grafen katmanından oluşan 3 boyutlu karbon bazlı bir malzeme iken, grafit oksit biraz farklıdır. Grafitin güçlü oksitleyici maddeler kullanılarak oksitlenmesiyle, oksijenli işlevsellikler grafit yapıya dahil edilir, bu da yalnızca katman ayrılmasını genişletmekle kalmaz, aynı zamanda malzemeyi hidrofilik hale getirir (yani suda dağılabilecekleri anlamına gelir). Bu özellik, grafit oksidin sonikasyon kullanılarak suda tabakalarına ayrılmasını sağlar ve sonuçta grafen oksit (GO) olarak bilinen tek veya birkaç katmanlı yapı elde edilir. Grafit oksit ve grafen oksit arasındaki temel fark katman sayısıdır. Bir grafen oksit dispersiyonunda birkaç katmanlı grafen oksitler ile birlikte tek grafen oksitler de bulunabilir.
Grafen oksidin avantajlarından biri, oksijen işlevlerinin varlığından dolayı su ve diğer organik çözücülerle birlikte farklı matrislerde de kolayca dağılabilmesidir. Bu, elektriksel ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için malzemeyi seramik veya polimer matrislerle karıştırırken çok önemli bir özellik sağlamaktadır.
Öte yandan, elektriksel iletkenlik açısından grafen oksit, sp2 bağlaarının bozulması nedeniyle genellikle bir elektrik yalıtkanı olarak tanımlanır. Petek altıgen kafesi ve bununla birlikte elektrik iletkenliğini geri kazanmak için grafen oksidin indirgenmesi sağlanmalıdır. Oksijen gruplarının çoğu yapıdan çıkarıldıktan sonra, elde edilen indirgenmiş grafen oksidin, çözeltide dağılmasının daha zor olduğu dikkate alınmalıdır.
Grafen oksidin işlevselleştirilmesi ile özellikleri temelden değiştirilebilir. Ortaya çıkan kimyasal olarak değiştirilmiş grafen oksitler daha sonra potansiyel olarak birçok uygulama için çok daha uyarlanabilir hale gelebilir. İstenen uygulamaya bağlı olarak grafen oksidin işlevselleştirilebileceği birçok yol vardır. Örneğin optoelektronikler, biyolojik cihazlar veya bir ilaç dağıtım materyali olarak, kimyasal olarak modifiye edilmiş grafenlerin organik çözücüler içinde dağılabilirliğini arttırmak için grafenin organik kovalent işlevselleştirilmesi yerine aminlerin kullanılması mümkündür. Ayrıca porfirin ile işlevselleştirilmiş birincil aminlerin ve fulleren ile işlevselleştirilmiş ikincil aminlerin grafen okside bağlanabileceği ve sonuçta doğrusal olmayan optik performansı artırabileceği de kanıtlanmıştır.
Grafen oksidin tek katmanlı veya birkaç katmanlı grafen levhaların oluşturulmasında aracı olarak kullanılabilmesi için, tek tek karbon katmanlarını ayırabilen ve daha sonra yapılarını değiştirmeden izole edebilen bir oksidasyon ve indirgeme süreci geliştirmek önemlidir. Şimdiye kadar, grafen oksidin kimyasal indirgenmesi, grafenin seri üretiminin en uygun yöntemi olarak görülürken, bilim adamlarının örneğin mekanik eksfoliasyon ile aynı kalitede grafen levhalar üretmeleri zor oldu. Bu sorun çözüldüğünde, grafenin ticari ve endüstriyel uygulamalarda çok daha yaygın bir şekilde kullanıldığını görmeyi bekleyebiliriz.
“Grafen oksidin kimyasal indirgenmesi şu anda grafenin seri üretiminin en uygun yöntemi olarak görülmektedir.”