元素百科介绍中国科学院金属研究所提出的氧化石墨烯绿色制备方法。氧化石墨烯是一种重要的石墨烯衍生物，最初主要作为制备石墨烯的前驱体。近年来，由于其独特的物理化学性质和广阔的应用前景，它越来越受到人们的重视。由于含氧量大，氧化石墨烯在水中具有良好的分散性，易于组装和功能，广泛应用于制备多功能分离膜、高导高强度纤维、超轻超弹性气凝胶等功能材料，在电化学储能、催化、生物医学、复合材料等方面具有良好的应用前景。
目前，氧化石墨烯主要是通过剥离氧化石墨制备的。氧化石墨的制备已有150多年的历史。无论是最早的Brodie方法（1859年），还是后来开发的Staudenmaier和Hummers方法，都是基于石墨与大量浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾等复合强氧化剂的反应，不仅有爆炸风险，而且污染严重，反应周期长。以最常用的Hummers方法为例，氧化剂由浓硫酸和高锰酸钾组成，与典型的石墨材料(质量比)相比为40:3:1(浓硫酸:高锰酸钾:石墨)，反应最终会产生1000多个质量单位的酸性废水。而且，高活性Mn2o7中间产品在高温下可能会爆炸，氧化反应需要几个小时到几百个小时才能完成。
近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进碳材料研究部提出了一种新的电解水氧化方法，打破了150多年来通过强氧化剂氧化石墨的传统理念，实现了氧化石墨烯的安全、绿色、超快制备。该方法首先在浓硫酸中插入石墨，然后在稀硫酸中氧化插入石墨。氧同位素跟踪和自由基捕获实验表明，氧化石墨烯中的氧主要来自电解质中的水，电解质产生的大量高活性氧自由基与石墨反应产生氧化石墨烯。硫酸在反应中几乎没有损失，也没有产生其他物质，可以重复用于电化学反应。研究还发现，电解水氧化制备氧化石墨烯的氧化速率是现有方法的100倍以上，所得材料与现有方法相似，易于连续制备。该方法有效解决了氧化石墨烯制备长期面临的爆炸风险、环境污染和反应周期长的问题，预计将大大降低制备成本，促进氧化石墨烯的工业应用。
