石墨烯的化學(xué)性質(zhì)與石墨相似,，石墨烯能夠吸附并脫附各種原子和分子,。當(dāng)這些原子或分子作為給體或受體時(shí)能夠改變石墨烯載流子的濃度，而石墨烯自身卻能夠堅(jiān)持很好的導(dǎo)電性,。但當(dāng)吸附其他物質(zhì)時(shí)，如H和OH時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些衍生物,，使石墨烯的導(dǎo)電性變差，但并沒有產(chǎn)生新的化合物,。因此,，能夠使用石墨來估測石墨烯的性質(zhì)。例如石墨烷的生成就是在二維石墨烯的基礎(chǔ)上,，每個(gè)碳原子多加上一個(gè)氫原子,，從而使石墨烯中sp碳原子變成sp雜化。 能夠在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過化學(xué)改性的石墨制備的石墨烯的可溶性片段,。
       氧化石墨烯(grapheneoxide,，GO):一種經(jīng)過氧化石墨得到的層狀資料,。體相石墨經(jīng)發(fā)煙濃酸溶液處理后，石墨烯層被氧化成親水的石墨烯氧化物,，石墨層間距由氧化前的3.35?增加到7~10?,，經(jīng)加熱或在水中超聲剝離進(jìn)程很簡單構(gòu)成別離的石墨烯氧化物片層結(jié)構(gòu)。XPS,、紅外光譜(IR),、固體核磁共振譜(NMR)等表征結(jié)果顯現(xiàn)石墨烯氧化物含有很多的含氧官能團(tuán)，包括羥基,、環(huán)氧官能團(tuán),、羰基、羧基等,。羥基和環(huán)氧官能團(tuán)首要位于石墨的基面上,，而羰基和羧基則處在石墨烯的邊際處。
        石墨烷(graphane):可經(jīng)過石墨烯與氫氣反響得到,，是一種飽和的碳?xì)浠衔?，具有分子?CH)n，其間所有的碳是sp雜化并構(gòu)成六角網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，氫原子以替換形式從石墨烯平面的兩頭與碳成鍵,，石墨烷表現(xiàn)出半導(dǎo)體性質(zhì)，具有直接帶隙,。
        氮摻雜石墨烯或氮化碳(carbonnitride):在石墨烯晶格中引進(jìn)氮原子后變成氮摻雜的石墨烯,，生成的氮摻雜石墨烯表現(xiàn)出較純石墨烯更多優(yōu)異的性能，呈無序,、通明,、褶皺的薄紗狀，部分薄片層疊在一起,，構(gòu)成多層結(jié)構(gòu),，顯現(xiàn)出較高的比電容和杰出的循環(huán)壽數(shù)。
        生物相容性:羧基離子的植入可使石墨烯資料外表具有活性功能團(tuán),，從而大幅度進(jìn)步資料的細(xì)胞和生物反響活性,。石墨烯呈薄紗狀與碳納米管的管狀比較，更適合于生物資料方面的研討,。而且石墨烯的邊際與碳納米管比較,，更長，更易于被摻雜以及化學(xué)改性,，更易于承受功能團(tuán)。
        氧化性:可與活潑金屬反響,。
        還原性:可在空氣中或是被氧化性酸氧化,，經(jīng)過該辦法能夠?qū)⑹┎贸尚∷槠?石墨烯氧化物是經(jīng)過石墨氧化得到的層狀資料,，經(jīng)加熱或在水中超聲剝離進(jìn)程很簡單構(gòu)成別離的石墨烯氧化物片層結(jié)構(gòu)。
        加成反響:使用石墨烯上的雙鍵,，能夠經(jīng)過加成反響,，加入需求的基團(tuán)。
        安穩(wěn)性:石墨烯的結(jié)構(gòu)非常安穩(wěn),，碳碳鍵(carbon-carbon bond)僅為1.42,。石墨烯內(nèi)部的碳原子之間的連接很柔韌，當(dāng)施加外力于石墨烯時(shí),，碳原子面會(huì)彎曲變形,，使得碳原子不必重新排列來習(xí)慣外力，從而堅(jiān)持結(jié)構(gòu)安穩(wěn),。這種安穩(wěn)的晶格結(jié)構(gòu)使石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性,。另外，石墨烯中的電子在軌跡中移動(dòng)時(shí),，不會(huì)因晶格缺陷或引進(jìn)外來原子而產(chǎn)生散射,。因?yàn)樵娱g作用力非常強(qiáng)，在常溫下,，即使周圍碳原子產(chǎn)生擠撞,，石墨烯內(nèi)部電子受到的干擾也非常小。 一起,，石墨烯有芳香性,，具有芳烴的性質(zhì)。