Debido a los ricos grupos funcionales que contienen oxígeno y su alta reactividad, el óxido de grafeno puede satisfacer las necesidades de más sitios activos y una buena compatibilidad interfacial en campos de aplicación como la catálisis, los nanocompuestos y el almacenamiento de energía.

Los estudios encontraron que GO muestra un buen rendimiento de ciclo cuando se usa como material de electrodo en baterías de iones de Na. Los átomos de H y O en el óxido de grafeno pueden prevenir eficazmente el reapilamiento de las hojas, haciendo que el espacio entre las hojas sea lo suficientemente grande como para permitir la rápida intercalación y extracción de iones de sodio. Se utiliza como material de electrodo negativo de la batería de iones de sodio y se ha descubierto que los tiempos de carga y descarga pueden exceder 1000 veces en algún tipo de electrolito.