由于含氧官能团的存在，氧化石墨烯具有水溶性、易于组装和官能化等特点，在分离膜、高强纤维、催化、储能、复合材料等领域具有重要应用前景。然而，现有制备方法一般基于石墨与浓硫酸、高锰酸钾等大量的复合强氧化剂的反应来实现，不仅存在爆炸的风险，而且污染严重、反应周期长。
我们提出了一种基于电解水氧化制备氧化石墨烯的新方法，打破了150多年来通过强氧化剂反应对石墨进行氧化的传统思路，实现了氧化石墨烯的安全、绿色、高效制备。研究发现，氧化过程是由电解水产生的高活性氧自由基与石墨片层的反应来实现的，其氧化速率比现有方法快100倍以上，氧化程度可控，且易于连续化制备。目前，该技术已转让成立公司，建成了年产10吨的中试线。在此基础上，基于流体力学原理，发明了一种连续离心浇筑方法，实现了高定向、高致密的氧化石墨烯薄膜的高效规模制备，所得薄膜在还原后表现出优异的力学和电学性质。该方法具有很好的普适性和可控性，可用于制备氧化石墨烯与其他材料的杂化薄膜、各项异性的复合材料薄膜以及其他二维材料的薄膜和垂直异质结构。此外，还提出了以单宁酸和茶氨酸等小分子有机物作为还原剂和交联剂制备具有超高水通量的高稳定性氧化石墨烯基分离膜的方法。上述结果在Nature Communications上发表论文3篇，并申请了国家发明专利和PCT专利，推动了氧化石墨烯的应用研究。
