A、金刚石和石墨都是由碳元素一种元素组成的纯净物，都属于碳单质，故A错；
B、木炭和焦炭都是由碳元素一种元素组成的纯净物，都属于碳单质，故B错；
C、活性炭和炭黑都是由碳元素一种元素组成的纯净物，都属于碳单质，故C错；
D、一氧化碳和二氧化碳都是由两种元素组成的纯净物，属于化合物，故D正确．
故选D．