Devido aos grupos funcionais ricos em oxigênio e à alta reatividade, o óxido de grafeno pode atender às necessidades de locais mais ativos e boa compatibilidade interfacial em campos de aplicação como catálise, nanocompósitos e armazenamento de energia.

Estudos descobriram que GO apresenta bom desempenho de ciclo quando usado como material de eletrodo em baterias de íons de Na. Os átomos de H e O no óxido de grafeno podem prevenir efetivamente o reempilhamento das folhas, tornando o espaçamento das folhas grande o suficiente para permitir a rápida intercalação e extração de íons de sódio. É usado como material de eletrodo negativo da bateria de íon de sódio e verifica-se que os tempos de carga e descarga podem exceder 1000 vezes em algum tipo de eletrólito.