納米金剛石是一類sp3雜化的非金屬碳材料，由于其較高的場發(fā)射性質(zhì)、較好的表面修飾性能以及生物相容性等，納米金剛石有著比傳統(tǒng)碳材料更獨特的物理化學性質(zhì)，近年來在催化、生物醫(yī)藥以及電化學檢測方向取得了不錯的進展。
一
催化應用
納米碳管、富勒烯、石墨烯薄片和石墨烯氧化物等眾多sp2雜化的納米碳材料, 在無金屬催化劑領域體現(xiàn)出巨大的潛力。同樣, sp3雜化的納米金剛石 (NDs) 在無金屬催化劑物研究領域也有很好的表現(xiàn)。
Nat Commun報道了一種通過在納米金剛石（NDs）上控制修飾氟原子，得到了對乙基苯具有優(yōu)異催化性能的催化劑。在400℃蒸汽中進行催化反應時，乙基苯的轉(zhuǎn)化率為70%，苯乙烯的產(chǎn)率為63%，選擇性可達到90%。在相同的催化反應條件下，氟原子修飾的NDs催化活性比其他常見的催化劑的活性更高，如工業(yè)上經(jīng)常使用的K-Fe催化劑在600℃中的苯乙烯選擇性僅有50%。此外研究還發(fā)現(xiàn)，氟原子修飾的NDs催化劑具有很好的長期催化活性，在500h連續(xù)催化反應中，苯乙烯的產(chǎn)率仍保持高于50%。
二
生物應用
納米金剛石具有優(yōu)異的生物相容性，容易進入細胞，且表面易被修飾，因此納米金剛石可作為生物診斷探針、運載工具、基因治療、抗病毒和抗菌治療工具以及作為組織支架等。
Nanoscale 報道了一種光穩(wěn)定的生物聚合物包覆的納米金剛石(NDs)，并將其用于在腦內(nèi)進行腫瘤靶向性成像。實驗利用聚乙二醇修飾的牛血清白蛋白(BSA)和腫瘤血管靶向三肽RGD對NDs進行包覆得到RGD-dcBSA-PEG-NDs。修飾后的NDs在不同的緩沖體系中都能保持較高的膠體穩(wěn)定性。在靜脈注射后，與非靶向的NDs相比，RGD-dcBSA-PEG-NDs能夠在U-87小鼠體內(nèi)選擇性地靶向腫瘤部位，且對其他主要器官的毒性也很低，因此有望用于對大腦疾病的不同階段進行無創(chuàng)診斷。
三
電化學檢測
納米金剛石具有優(yōu)異的電化學性能，如電勢窗口寬、背景電流低、耐酸堿腐蝕、高穩(wěn)定性等。近年來，關(guān)于納米金剛石電化學性能的研究數(shù)不勝數(shù)，一般都是將納米金剛石制作成電極，研究其對物質(zhì)濃度的檢測，從而使其在環(huán)境監(jiān)測、生物診斷、食品等方面具有實際的應用價值。
Chemical Engineering Journal報道了金剛石電極用于多巴胺（DA）的選擇性檢測。研究人員將金剛石電極刻蝕成納米孔結(jié)構(gòu)，然后在孔內(nèi)進一步修飾超導納米碳黑。這種方法大大增加電極活性，同時還可以很好地通過錨定的方式固定住納米顆粒，從而物理性地阻止納米顆粒的團聚失效、增強電極的穩(wěn)定性。最后使用離子交換膜在電極外層對DA強干擾物抗壞血酸進行排斥，最終實現(xiàn)DA高靈敏度的選擇性檢測，檢測限最低可做到54nM,檢測范圍可達到0.1–100μM。