GO là một vật liệu hai chiều có nguồn gốc từ graphit. Tuy nhiên, cấu trúc graphit bao gồm các nguyên tử C dạng lai hóa sp2, trong khi GO chứa các nguyên tố C ở dạng lai hóa sp2 và sp3. Các nguyên tố C dạng lai hóa sp3 trong GO được liên kết cộng hóa trị với các nhóm chức chứa oxy như cacboxy, epoxy, cacboxyl, hydroxyl… Hofmann và Holst đã đưa ra cấu trúc GO gồm các nhóm epoxy trên mặt phẳng [56].
Trong khi đó, Ruess cho rằng trên mặt phẳng của GO ngoài các nhóm epoxy
còn có mặt các nhóm hydroxyl [57]. Mô hình Ruess cho thấy sự lai hóa sp3 trong
cấu trúc mặt phẳng của GO thay vì lai hóa sp2 như được đề xuất bởi Hofmann và
Holst.
Còn theo Mermoux và cộng sự, cấu trúc GO tương tự như
poly(cacbonmonofluoride), (CF)n, trong đó toàn bộ graphit dạng lai hóa sp2 chuyển
thành xyclohexyl sp3dẫn đến hình thành liên kết CF [58].
Scholz và Boehm [59] đã xem xét cấu trúc lập thể của mô hình này và thay đổi nó để loại bỏ các lớp cacbon cấu trúc quinoidal và mở các vòng xyclohexan trong cấu trúc ghế.
Một mô hình khác cũngđã được đề xuất bởi Nakajima và cộng sự [60], đó là khung mạng tinh thể của GO có cấu trúc tương tự như poly(dicacbon
monofluoride), (C2F)n dẫn đến sự hình thành của GIC (Graphite Intercalation
Compound).
Tuy nhiên, các mô hình trên không còn quan trọng sau hai mô hình gần đây của Lerf-Klinowski [61] và Dékány [62] được đề xuất. Theo Lerf-Klinowski và
cộng sự [61], cấu trúc GO được lặp đi lặp lại vô định hình, không cân bằng và do đó không có tính tuần hoàn trong cấu trúc. Một cấu trúc GO khác cũng đã được công
19
nhận là của Dékány [62], với sự chấp nhận logic trong mô hình của Ruess và cấu trúc mạng lưới cacbon của mô hình Scholz–Boehm [63] bằng cách thêm 1,3-ete
trong cấu trúc GO để mở rộng mạng lưới cyclohexyl liên kết trans. Mô hình này
được minh họa trên hình 1.12.
Hình 1.12. Cấu trúc của GO [63]