基于ZnCo2O4@空心碳纳米球的固相接触聚合物膜电极用于卷烟纸中K+的快速选择性检测

本文创新性地采用一锅法合成ZnCo2O4@空心碳纳米球（HCNs）作为固相接触层，构建了高性能全固态钾离子选择性电极（K+/SC-ISE）。该电极兼具双电层电容和氧化还原电容特性，在10?6–10?2 mol/L范围内呈现56.03 mV/decade的能斯特响应，检测限达6.16×10?7 mol/L，成功应用于卷烟生产线K+现场检测，为离子选择性电极（ISE）的工业应用提供了新范式。

　　

Highlight

本研究成功通过简易一锅法将锌钴氧化物（ZnCo₂O₄）纳米颗粒负载于空心碳纳米球（HCNs），构建了新型离子-电子传导层材料。扫描电镜（SEM）显示ZnCo₂O₄纳米颗粒在HCNs表面均匀分布，这种复合结构不仅保留了碳材料的高导电性，还通过金属氧化物的氧化还原活性显著提升了电容特性。

Material characterization

X射线衍射（XRD）分析显示（图1A），ZnCo₂O₄@HCNs在31.8°、36.2°等位置出现特征峰，与ZnCo₂O₄标准卡片（JCFDS No. 23–1390）完美匹配。34.5°处的微弱峰提示少量氧化锌（ZnO）共存，这种多相结构为电极提供了丰富的电化学活性位点。

Conclusion

ZnCo₂O₄@HCNs复合材料凭借其独特的"双电容机制"（双电层电容+氧化还原电容）和强疏水性，使K⁺/SC-ISE在24个月内保持信号稳定性（RSD=2.09%）。与离子色谱法的检测偏差仅1.18%，堪称卷烟工业现场检测的"离子探测鹰眼"。