微机械剥离法、化学气相沉积法、外延生长法这三种方法虽然能获得较高质量的石墨烯，但因其反应条件苛刻、成本较高及产率较低等因素而不利于大规模的制备。相比较而言，氧化石墨烯(GO)溶液还原法(Reduction of Graphene Oxide Solution)操作简便、产量大，同时石墨烯溶胶的产物形式也为材料的进一步加工和成型带来了方便。目前， GO的还原方法主要包括：化学还原法（所用还原剂包括肼、二甲基肼、对苯二酚、硼氢化钠、含硫化合物等）、热还原法和紫外辅助还原法等。
1 氧化石墨烯的化学还原
从石墨到CRG转变的分子模型
2006年， Ruoff等首次以肼为还原剂，利用化学还原GO溶液制备出了单层石墨烯，但所制备的石墨烯仍含有极少量含氧基团，同时其共轭结构也存在一定的不完整性，所以一般称之为化学还原氧化石墨烯（ Chemically Reduced Graphene Oxide，CRG）。
GO的制备一般是利用Hummers方法，经过插层氧化石墨得到氧化石墨，然后在水等溶剂中，利用超声震荡等机械作用将其剥落（解理）得到，如图所示。在这一过程中由于水分子与在石墨氧化过程中形成的含氧官能团（羧基、环氧基和羟基）之间产生强的相互作用，因而可以很容易插入到氧化石墨层间隙中，同时在超声作用下通过膨胀等就可以将其解理。 在水溶液中，利用对苯二酚还原GO批量制备了石墨烯纳米片。 通过一系列含硫化合物（亚硫酸氢钠、二氧化硫、氯化亚砜、硫代硫酸钠和硫化钠）化学还原GO水溶液及GO水与N,N-二甲基乙酰胺的混合液来制备石墨烯，并发现亚硫酸氢钠和氯化亚砜的还原能力与水合肼相当。
利用原始GO水溶液的还原制备石墨烯存在一个问题，即在溶液中，含氧基团的逐渐减少会引起被还原的GO薄片亲水性的减弱，从而迅速团聚。因此，在还原过程中需要加入高分子或表面活性剂来修饰CRG进而阻止π-π堆积作用。通过还原GO与聚苯乙烯磺酸钠盐的混合水溶液，得到了表面包覆高分子的CRG黑色水溶液。利用肼还原包覆有十二烷基苯磺酸钠的GO，然后经过芳基重氮盐的化学修饰得到包覆有十二烷基苯磺酸钠的CRG，并可将其分散于二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮，浓度为1 mg/mL。
利用有机小分子和纳米颗粒修饰CRG悬浮液的相关研究已有报道。在1-芘丁酸（利用π堆积作用对石墨平面具有强的亲和吸附）的存在下，利用肼还原GO悬浮液，得到经芘丁酸修饰的CRG黑色胶体悬浮液，浓度为0.1 mg/mL。利用硼氢化钠与十八胺修饰的GO反应，再将四氯合金（ III）酸加入悬浮液中，得到金纳米颗粒（直径～5-11 nm）修饰的CRG四氢呋喃悬浮液。
在不添加任何稳定剂或表面活性剂的条件下， 直接制备出稳定的石墨烯悬浮液的研究引起了人们的关注。在碱性环境下（ pH值～10），利用肼还原GO制备出了稳定的CRG分散液。其原因是当pH增加至10时，羧酸基变为带负电的羧酸根离子，这样通过羧酸根离子间的静电排斥作用就可以阻止CRG层间的π-π堆积。在碱性条件下，利用肼还原经KOH修饰的GO也得到了稳定的CRG悬浮液（ 7mg/mL），这是由于钾离子和CRG边缘的羧酸根离子形成了离子对。
另外，发展了一种所谓的三步法来制备石墨烯悬浮液。
1）用硼氢化钠预还原GO；
2）利用对氨基苯磺酸的芳基重氮盐磺化修饰；
3）用肼进一步还原磺化石墨烯水溶液。
经第二步处理的磺化石墨烯能分散于水中（ 2 mg/mL， pH 3-10），经进一步还原处理后的CRG能分散于水和一些有机溶剂的混合液中，进而说明磺化基团与CRG是通过共价键结合的。
2 氧化石墨烯的其它还原方法
GO的热还原是另一种用于制备石墨烯的方法。 在水和N,N-二甲基乙酰胺的混合液中利用微波辅助快速热还原GO制备了石墨烯。 GO的还原在几分钟内（ 1-10 min）就可完成，而产物的还原程度则依赖于微波处理的持续时间。
紫外线辅助还原法也可制备石墨烯。利用紫外照射含有TiO2/GO混合物的乙醇溶液，得到TiO2包覆的化学修饰石墨烯的黑色悬浮液，其中TiO2不仅是光催化剂，也是分散剂。通过紫外照射光催化还原GO和TiO2纳米复合物的混合物成功制备出石墨烯。
综上所述，目前已有多种方法可以通过还原GO溶液制备石墨烯，这些方法的最大优点是实验条件简单、成本低廉和可批量生产，同时，原始材料是廉价的石墨，因而有望实现石墨烯的规模化制备。
