گرافن اکسید (Graphene Oxide) نوعی نانوماده‌ دوبعدی است که از لایه‌های گرافن تشکیل شده و با گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار، مانند هیدروکسیل و کربوکسیل پوشانده شده است. این گروه‌های اکسیژن‌دار موجب افزایش فاصله بین لایه‌ها و قابلیت انحلال گرافن اکسید در آب و دیگر حلال‌های قطبی می‌شوند.