Functionalizing Conductive Diamond: Recent Advance in Fabrication, Modifications, and Applications
Source abstract
Abstract
ABSTRACT Conductive diamond, especially boron‐doped diamond, has gained tremendous attention due to its high stability, broad potential window, low background current, good biocompatibility, and tunable surface properties. Over the past 5 to 10 years, significant progress has been made in the synthesis and modification of conductive diamond, positioning it as a promising functional material in various electrochemical applications. This review covers synthesis methods, such as high‐pressure high‐temperature and chemical vapor deposition, highlighting their role in controlling diamond growth, microstructure, and doping. Modification strategies, including boron, nitrogen, and phosphorus doping, as well as surface terminations, crystal orientation, stress engineering, and hybridization, are discussed in terms of enhancing their electrochemical properties and expanding applications. Conductive diamond shows promise in energy storage, electrocatalysis, electrosynthesis, environmental remediation, and biosensing, particularly in supercapacitors, water treatment, and electrical detectors, owing to its robustness and stability. The review also discusses future directions, focusing on AI‐driven process optimization, advanced modifications, and the development of multifunctional diamond composites. This review aims to highlight the potential of conductive diamond in next‐generation electrochemical and energy technologies.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Diamond and Carbon-based Materials Research · Supercapacitor Materials and Fabrication · Electrocatalysts for Energy Conversion
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
College of Materials and Metallurgy Guizhou University Guiyang China
Institute of Materials Engineering University of Siegen Siegen Germany
Funding
National Natural Science Foundation of China · Guizhou University
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1088/0034-4885/75/12/12650510.1088/0034-4885/75/12/126505 ↗
2. Nebel C. E. · 2017
3. 10.1038/nature0244910.1038/nature02449 ↗
4. 10.1126/science.134.3496.209510.1126/science.134.3496.2095 ↗
5. 10.1002/bbpc.1911017220510.1002/bbpc.19110172205 ↗
6. 10.1515/zpch-1956-2054110.1515/zpch-1956-20541 ↗
7. W. G. P.Eversole Synthesis of Diamond Canadian Patent 628567 (October 3 1961).
8. J.Angus “Diamond Synthesis at Low Pressure Internal 3M Report” (1960).
9. K.Spear J.Dismukes Synthetic Diamond: Emerging CVD Science and Technology(John Wiley & Sons 1994).
10. 10.1063/1.166238910.1063/1.1662389 ↗
11. 10.1038/s41563-025-02168-z10.1038/s41563-025-02168-z ↗
12. 10.1021/jp500685q10.1021/jp500685q ↗
13. 10.1016/j.cirpj.2011.10.00310.1016/j.cirpj.2011.10.003 ↗
14. 10.1021/acs.chemrev.9b0051810.1021/acs.chemrev.9b00518 ↗
15. 10.1023/A:102165192004210.1023/A:1021651920042 ↗
16. 10.1002/anie.20241868310.1002/anie.202418683 ↗
17. 10.1029/JB085iB12p0693010.1029/JB085iB12p06930 ↗
18. 10.1016/j.ceramint.2017.10.08810.1016/j.ceramint.2017.10.088 ↗
19. 10.1016/j.ijrmhm.2025.10734610.1016/j.ijrmhm.2025.107346 ↗
20. 10.1016/j.diamond.2018.11.01810.1016/j.diamond.2018.11.018 ↗
21. 10.1002/adfm.20230958610.1002/adfm.202309586 ↗
22. 10.1038/s43246-025-00782-710.1038/s43246-025-00782-7 ↗
23. 10.1016/j.diamond.2021.10837910.1016/j.diamond.2021.108379 ↗
24. 10.1021/acs.nanolett.2c0004010.1021/acs.nanolett.2c00040 ↗
25. 10.1021/acs.cgd.4c0155010.1021/acs.cgd.4c01550 ↗
26. 10.1016/j.carbon.2024.11883910.1016/j.carbon.2024.118839 ↗
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28. 10.1016/j.carbon.2024.11906210.1016/j.carbon.2024.119062 ↗
29. 10.1016/j.carbon.2022.09.04010.1016/j.carbon.2022.09.040 ↗
30. 10.1016/j.diamond.2025.11212710.1016/j.diamond.2025.112127 ↗
31. 10.1016/j.xcrp.2022.10120810.1016/j.xcrp.2022.101208 ↗
32. 10.1016/j.optmat.2022.11259210.1016/j.optmat.2022.112592 ↗
33. Ultrahard Metallic Conductive Composite With Nickel Foam Embedded Polycrystalline Diamonds
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41. 10.1016/j.jmst.2021.07.02010.1016/j.jmst.2021.07.020 ↗
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66. 10.1002/adfm.20240194910.1002/adfm.202401949 ↗
67. 10.1140/epjs/s11734-024-01458-y10.1140/epjs/s11734-024-01458-y ↗
68. 10.1016/S0925-9635(00)00217-X10.1016/S0925-9635(00)00217-X ↗
69. 10.1016/j.diamond.2023.11046510.1016/j.diamond.2023.110465 ↗
70. 10.1021/acsanm.2c0218010.1021/acsanm.2c02180 ↗
71. 10.1016/j.apsusc.2020.14565210.1016/j.apsusc.2020.145652 ↗
72. 10.1080/26941112.2023.226346810.1080/26941112.2023.2263468 ↗
73. 10.3390/ma1215249210.3390/ma12152492 ↗
74. 10.1021/acs.cgd.2c0133810.1021/acs.cgd.2c01338 ↗
75. 10.1021/acsami.9b1800410.1021/acsami.9b18004 ↗
76. 10.1016/j.diamond.2020.10775010.1016/j.diamond.2020.107750 ↗
77. 10.1016/j.carbon.2015.10.06410.1016/j.carbon.2015.10.064 ↗
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79. 10.1016/j.electacta.2018.12.05010.1016/j.electacta.2018.12.050 ↗
80. 10.1103/PhysRevLett.85.347210.1103/PhysRevLett.85.3472 ↗
81. 10.1039/C6CS00109B10.1039/C6CS00109B ↗
82. 10.1021/nl501927y10.1021/nl501927y ↗
83. 10.1002/smll.20240079810.1002/smll.202400798 ↗
84. 10.1243/09544054JEM1861SC10.1243/09544054JEM1861SC ↗
85. 10.1016/j.diamond.2021.10846110.1016/j.diamond.2021.108461 ↗
86. 10.1016/j.diamond.2019.10760010.1016/j.diamond.2019.107600 ↗
87. 10.1021/acs.analchem.1c0005310.1021/acs.analchem.1c00053 ↗
88. 10.1016/S0925-9635(02)00105-X10.1016/S0925-9635(02)00105-X ↗
89. 10.1021/acs.cgd.4c0063410.1021/acs.cgd.4c00634 ↗
90. C. M.George “Numerical Simulation of a Multicomponent Non‐transferred Constricted Direct Current Arc With a Supersonic Plasma Jet” (PhD thesis University of Minnesota 1998).
91. 10.1016/S0925-9635(98)00277-510.1016/S0925-9635(98)00277-5 ↗
92. 10.1016/S0008-6223(03)00071-X10.1016/S0008-6223(03)00071-X ↗
93. 10.1016/j.diamond.2023.11001610.1016/j.diamond.2023.110016 ↗
94. 10.1016/j.diamond.2024.11167710.1016/j.diamond.2024.111677 ↗
95. 10.1016/S1003-6326(11)61565-310.1016/S1003-6326(11)61565-3 ↗
96. 10.1016/0925-9635(94)05327-810.1016/0925-9635(94)05327-8 ↗
97. 10.3390/coatings709014110.3390/coatings7090141 ↗
98. 10.1016/S0040-6090(98)01209-710.1016/S0040-6090(98)01209-7 ↗
99. 10.1016/j.diamond.2023.10993110.1016/j.diamond.2023.109931 ↗
100. 10.1016/j.surfcoat.2003.10.00310.1016/j.surfcoat.2003.10.003 ↗