Materiał ten ma potencjalne zastosowania takie jak sam grafen (zbudowany z pojedynczej warstwy atomów węgla). Jednak do niedawna nie był wykorzystywany, jego produkcja była kosztowna i szkodliwa dla środowiska. Dlatego szerokie perspektywy otworzyły się przed tlenkiem grafenu dopiero po opracowaniu taniej technologii jego wytwarzania przez naukowców z amerykańskiego Uniwersytetu Rice w Houston.

Odkażanie radioaktywnej wody przebiega w trzech etapach. Woda jest filtrowana, aby usunąć z niej radioaktywną zawiesinę. Drugi etap to chemiczne usuwanie elementów radioaktywnych. Wreszcie woda jest doprowadzana do wrzenia, co kondensuje radioaktywne resztki. Podczas awarii elektrowni Fukushima do oceanu przedostało się 11 500 ton radioaktywnej wody. W rezultacie firmy Areva i Tepco otrzymały zlecenie odkażenia 250 000 ton wody.

Trudno taką ilość poddawać reakcjom chemicznym, trwają długo i wymagają ogromnych ilości odczynników. Z technicznego punktu widzenia trudno gotować taką ilość wody.

Chemicy z Uniwersytetu Rice w Houston, współpracując z Uniwersytetem Moskiewskim, wykazali, że tlenek grafenu szybko absorbuje elementy radioaktywne z wody. Wiadomość o tym zamieszcza pismo „Physical Chemistry Chemical Physics".

Doświadczenia wykazały, jak szybko tlenek grafenu wchłania promieniotwórcze elementy. Ponieważ jest bardzo łatwo rozpuszczalny w wodzie, użycie go w tej roli nie sprawia trudności. Podczas eksperymentu przeprowadzonego w laboratorium moskiewskim, zamiast bentonitu używanego do odkażania radioaktywnej wody, posłużono się tlenkiem grafenu z laboratorium w Houston. Umieszczono go w zbiornikach („śmietnikach") zawierających radioaktywny uran, pluton oraz sód i wapń, które mogłyby wywierać negatywny wpływ na przebieg reakcji oczyszczania. Nie wywarły takiego wpływu, „śmietniki" zostały oczyszczone w ciągu kilku minut.

Odkażanie wody dawną metodą sprawia, że skażeniu ulegają rury do wody, są to długie instalacje, zagrażają środowisku. Tlenek grafenu też rozwiązuje ten problem.