化學(xué)法首先利用氧化反應(yīng)將石墨氧化為氧化石墨，通過在石墨層與層之間的碳原子上引入含氧官能團(tuán)而增大層間距，進(jìn)而削弱層間的相互作用。

常見的氧化方法有Brodie法、Staudenmaier法及Hummers法[40]，其原理均是先用強酸對石墨進(jìn)行處理，然后加入強氧化劑進(jìn)行氧化。

氧化后的石墨通過超聲剝離而形成氧化石墨烯，然后加入還原劑進(jìn)行還原，從而得到石墨烯。

常用的還原劑有水合肼、NaBH4以及強堿超聲還原等。NaBH4由于價格比較昂貴且容易殘留B元素，而強堿超聲還原雖然操作簡單且較環(huán)保，但很難還原徹底，還原后通常會有大量含氧官能團(tuán)的殘留，因而通常采用較廉價水合肼來還原氧化石墨。水合肼還原的優(yōu)點在于還原能力較強且水合肼易于揮發(fā)，在產(chǎn)物中不會殘留雜質(zhì)，在還原過程中，通常加入適量的氨水，一方面提高水合肼的還原能力，

另一方面可以使石墨烯的表面因帶負(fù)電荷而相互排斥，進(jìn)而減少石墨烯的團(tuán)聚。通過化學(xué)氧化還原法可以實現(xiàn)石墨烯的大批量制備，且中間產(chǎn)物氧化石墨烯在水中的分散性較好，易于實現(xiàn)對石墨烯的改性及功能化，因此該方法常被用于復(fù)合材料、儲能等研究中。但是因為氧化、超聲過程中部分碳原子的缺失以及還原過程中含氧官能團(tuán)的殘留往往使得制得的石墨烯含有較多的缺陷，使其導(dǎo)電性降低，進(jìn)而限制了其在對石墨烯質(zhì)量要求較高的領(lǐng)域中的應(yīng)用。