碳纳米材料因其优异的物理、化学性质，可应用于众多领域。本文选取了碳纳米材料中具有特殊结构的石墨烯和金刚石为研究对象，着重研究了石墨烯在催化领域以及金刚石在电学领域中的应用。　　催化反应是工业生产中制备化工产品的常用手段之一，发展高效的催化剂对节约资源、提高生产效率具有十分重要的意义。我们以贵金属Ag纳米颗粒的催化性质为基础，结合自支撑石墨烯，制备出三维纳米复合催化衬底，显著提高了局域电场强度和反应接触面积。实验结果表明，衬底上的对巯基苯胺分子(PAPT)在532nm激光照射下，产生了新的生成物偶氮苯(DMAB)，并且随着激光功率增强，产物DMAB在波数为1396cm-1以及1432cm-1处的拉曼峰强增长速率大于1340cm-1处的石墨烯衬底。这表明，我们研制的三维衬底有效地促进了PATP小分子的催化反应。此外，通过时域有限差分方法(FDTD)，我们模拟了该三维衬底的局域电场分布，揭示出石墨烯促进催化反应的机制。　　金刚石是大功率半导体器件的首选材料之一。在众多功率器件中，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)由于输出电流大而备受关注，其中栅极氧化物的质量对器件性能的影响至关重要。目前的金刚石MOS器件结构中，存在k值低、有效电容密度低、漏电大等问题。因此如何制备高质量的MOS结构单元是研究金刚石MOSFET器件的关键技术难题。基于此，我们提出了一种低温热氧化Ti的方法，在H终止金刚石(H-D)表面上制备TiOx绝缘栅层，并利用该结构制备出场效应晶体管(MOSFET)。我们在H-D表面上，利用磁控溅射沉积了不同厚度的金属Ti膜，研究了膜厚与氧化条件的关系，并成功制备出15nm的TiOx绝缘栅层，其介电常数(k)高达12，电容密度高达0.75μF/cm2。该H-D-MOSFET的截止漏电流仅为10-13A，具有高的开关比(108)、理想的亚阈值摆幅、较低的界面陷阱密度等特点。这对深入了解氧化物与金刚石异质结的性质，制备高k氧化物薄膜具有重要意义，为进一步研制高品质、低功耗金刚石基晶体管奠定了基础。　　我们对现有的多探针SEM系统进行了改装，通过光纤将紫外光源引入到腔体内部，实现了光照条件下对单个金刚石纳米锥的光电与场电子发射特性测量，发现金刚石纳米锥对紫外光照有较高的灵敏度，并且观察到低电场下光辅助的共振隧穿场电子发射现象和负微分电阻现象。这种共振隧穿机制可能来自于金刚石纳米锥表面的非晶碳层引起的导带局域态与锥尖导带底之间的能级共振。