Grazie ai ricchi gruppi funzionali contenenti ossigeno e all'elevata reattività, l'ossido di grafene può soddisfare le esigenze di siti più attivi e una buona compatibilità interfacciale in campi applicativi come catalisi, nanocompositi e stoccaggio di energia.

Gli studi hanno scoperto che il GO mostra buone prestazioni del ciclo se utilizzato come materiale elettrodico nelle batterie agli ioni di Na. Gli atomi di H e O nell'ossido di grafene possono prevenire efficacemente il riimpilamento dei fogli, rendendo la spaziatura dei fogli abbastanza grande da consentire la rapida intercalazione e estrazione degli ioni sodio. Viene utilizzato come materiale dell'elettrodo negativo della batteria agli ioni di sodio e si è riscontrato che i tempi di carica e scarica possono superare 1000 volte in qualche tipo di elettrolita.