氧化处理法对炭黑表面的化学结构会产生多方面的影响：
含氧官能团增加35：
酸性含氧官能团增多：氧化处理后，炭黑表面会引入大量的羧基、酚羟基、醌基、内酯基等酸性含氧官能团。这些基团的引入使炭黑表面的极性增加，亲水性得到显著提高。例如，硝酸氧化法处理后的炭黑，其表面的羧基和酚羟基数量会大幅增加。这是因为硝酸具有强氧化性，能够与炭黑表面的碳原子发生反应，将氧原子引入到炭黑表面，形成这些酸性含氧官能团35。
碱性含氧官能团变化：在一定条件下，氧化处理也可能使炭黑表面产生一些碱性含氧官能团，如吡喃酮型结构的碱性氧化物。这些碱性官能团的生成与炭黑表面的碳结构在氧化过程中的重排和电子结构的变化有关2。
表面电荷性质改变：
表面带负电荷增多：酸性含氧官能团的增加会使炭黑表面带更多的负电荷。这些负电荷一方面来自于羧基、酚羟基等酸性基团的电离，另一方面是由于氧原子的电负性比碳原子大，引入氧原子后会使炭黑表面的电子云密度发生变化，从而产生负电荷。表面负电荷的增多使得炭黑在水性体系中的分散性得到提高，因为同性电荷之间的相互排斥作用可以阻止炭黑粒子的聚集5。
正电荷位点变化：虽然整体上炭黑表面以带负电荷为主，但氧化处理也可能会影响到炭黑表面的正电荷位点。例如，在酸存在下氧化处理过的炭黑表面上可能存在着阳离子表面点，这部分正电荷的产生可能与炭黑表面的某些碳 - 氧键（如酯氧键合）有关，这些键合的氧在功能上可能参与了生成石墨层上的碱性基团2。
碳 - 碳键结构变化：
边缘碳结构改变：氧化处理会攻击炭黑的边缘碳原子，使边缘处的碳 - 碳键发生断裂和重组。边缘碳原子的反应活性较高，容易与氧化剂发生反应，导致边缘碳结构的无序化程度增加。这种结构的变化会影响炭黑的整体性能，如导电性、吸附性等。
缺陷位点增加：碳 - 碳键的断裂还会在炭黑表面形成更多的缺陷位点。这些缺陷位点可以作为活性中心，与其他物质发生相互作用，如吸附水分子、金属离子等。同时，缺陷位点的增加也会影响炭黑的电子结构，使其导电性等物理性质发生改变。
氢含量变化：氧化处理过程中，炭黑表面的氢含量可能会发生变化。原本以化学吸附水、部分羟基、酚基等形式存在的氢可能会在氧化反应中被解吸或发生反应。例如，在高温氧化处理时，氢会与氧结合形成水而被去除2。
