金刚石具有优异的物理和化学性质,如超宽的带隙、化学惰性、超高的硬度和高导热率,是一种新兴的超功能材料。随着科技的不断发展,材料的应用环境越发严苛,金刚石的独特性能得以体现,拥有广阔的应用前景和研究价值。目前,金刚石的研究聚焦于高质量的外延、新结构制备和功能化修饰。金刚石的表面功能化修饰和微纳米结构加工可产生新结构、新特性,提升金刚石性能,拓展新的实际应用领域。本文的主要研究内容:一方面对金刚石薄膜不同结构,不同表面化学终端修饰以及不同极性探针液体下的浸润性和表面能进行测试与分析。另一方面利用化学气相沉积(CVD)方法外延制备硼掺杂金刚石薄膜,并在薄膜表面沉积金层,通过高温水蒸气湿法刻蚀处理,制备一种新型金刚石基复合结构,并用该结构有效进行盐酸克伦特罗(CLB)的痕量检测,分析其电化学检测机制,测试电极实际应用效果。主要成果如下:(1)选取不同的表面修饰(氢和氧终端),结构特征(单晶和多晶金刚石),晶体取向((100),(111)和(100)/(111)混合),极性不同的探针液体(极性去离子水/非极性二碘甲烷),系统性研究了金刚石的接触角和表面能影响因素。发现金刚石的疏水/亲水特性和表面能的变化主要受表面终端影响,与晶体取向的相关性较小。根据接触角计算氢终端金刚石的表面能约为43 mJ/m~2,氧终端金刚石的表面能约为60 mJ/m~2。此外,不同极性的探测液体和不同表面粗糙度决定了金刚石接触角和表面能的改变。这些结果将有助于深入地了解金刚石膜的表面特性,以便在光学和微波窗口、生物传感器、光电设备等领域中进一步应用。(2)对镀金膜的硼掺杂金刚石(BDD)采用水蒸气湿法刻蚀工艺,制备了一种由金纳米颗粒修饰的多孔掺硼金刚石(Au-pBDD)电化学电极材料。电极对盐酸克伦特罗(CLB)表现出高灵敏度,线性检测范围广(0.1–100μM),检测限低至0.066μM。检测灵敏度高归因于电极的独特结构,通过金纳米颗粒和多孔结构的复合,提升了比表面积,减小了阻抗,有效改善了电化学活性。检验了实际应用中电极的重现性、可重复性、稳定性和抗干扰性。相对于传统电极的检测效果,Au-pBDD有更高的检测水平。本文对不同情况下的金刚石薄膜表面浸润性和表面能进行实验和研究分析,有利于金刚石在各个领域中的实际应用。对BDD薄膜微纳米结构加工,制备出一种新的Au-pBDD复合结构,并在CLB的痕量检测中具有良好的检测水平,拓展了金刚石传感器在电化学领域的应用。