过氧化氢在生物医学、环境及食品领域随处可见。在生物学中，过氧化氢的失衡会扰乱氧化还原信号传导，对脂质、蛋白质和核酸造成氧化损伤，进而引发炎症、神经退行性疾病及癌症[[1], [2], [3], [4]]。在工业和食品加工中，过氧化氢被广泛用作漂白剂和消毒剂，因此必须控制其残留量[5]。因此，准确测定复杂样品及活细胞中的过氧化氢含量对于公共卫生和工艺监控而言至关重要。
目前用于检测过氧化氢的传统分析方法，如比色法、化学发光法、分光光度法和色谱法，虽然具有较高的准确度和较低的检测限，但往往需要昂贵的仪器、繁琐的样品前处理流程以及专业的技术人员[[6], [7], [8]]。基于酶的电化学生物传感器通常依靠辣根过氧化物酶或类似的氧化还原酶，因其高选择性而受到广泛研究。然而，酶本身的不稳定性、较窄的工作窗口以及复杂的固定化步骤限制了这类传感器的实际应用[9,10]。相比之下，非酶类电化学传感器由于使用稳定的无机催化剂，具有成本较低、制备简便等优点，因而备受关注[11]。迄今为止，已有许多纳米材料，包括贵金属、过渡金属氧化物、金属有机框架以及碳基复合材料被用来提升过氧化氢传感器的灵敏度及抗干扰能力[[12], [13], [14]]。
在这些候选材料中，尖晶石型的CoMn2O4因其丰富的Co2+/Co3+和Mn2+/Mn3+氧化还原对、可调控的电子结构以及良好的化学稳定性，被视为一种极具潜力的多功能材料[[15], [16], [17]]。以CoMn2O4为基础的纳米结构已被用作检测正丁醇的气体传感器，在适中的工作温度下表现出较高的响应速度和良好的选择性[18]。在电化学领域，含有CoMn2O4的复合材料也被用于检测多巴胺、抗生素及重金属离子，钴和锰的氧化还原中心所产生的协同效应提升了传感器的灵敏度和选择性[[19], [20], [21]]。不过，目前针对过氧化氢检测的CoMn2O4相关研究相对较少。刘等人基于经过CoMn2O4纳米粒子改性的石墨电极，开发了一种自供电生物电化学传感器[22]，该传感器能够检测毫摩尔级的过氧化氢，但需要经过三个月以上的电活性细菌培养才能获得稳定的生物阳极信号，这一漫长的培养时间极大地限制了其在快速检测中的应用。高等人则以聚乙烯吡咯烷酮作为结构导向剂，合成了尖晶石型CoMn2O4空心纳米球，并将其沉积在玻碳电极上用于过氧化氢检测，虽然该传感器具有较宽的线性检测范围，但由于比表面积有限、活性位点暴露不足以及传统薄膜结构中存在聚合物粘结剂，其灵敏度仍然较低，检测限也不够理想[15]。这些缺陷表明，基于CoMn2O4的过氧化氢传感器仍有改进空间，尤其是通过构建无粘结剂的电极结构，增大电化学活性表面积并提升催化效率。
钯是一种著名的贵金属催化剂，具有优异的导电性，以及对过氧化物相关中间体较强的吸附和活化能力。目前已有多种基于钯的纳米材料被用作非酶类电化学传感器，可用于检测葡萄糖、甲氨蝶呤、叶酸、多巴胺以及过氧化氢等多种分析物[10,[23], [24], [25]]。但在很多情况下，这些传感器的性能会受到钯纳米颗粒团聚的影响，这不仅降低了活性位点的有效利用率，还会影响其长期稳定性。此外，钯的成本相对较高，因此需要找到能够在保持高性能的同时降低贵金属用量的方法。相比之下，CoMn2O4虽然具有丰富的氧化还原活性中心以及固有的催化活性，但其导电性一般，且多数报道中的结构中活性位点暴露不足。这两种材料的特性互补，说明将钯与CoMn2O4结合形成合理的异质结构，是充分发挥二者优势的有效途径。近期研究表明，诸如ZnO@Au和Co3O4/MnO2之类的贵金属/过渡金属氧化物异质结构，可以通过界面电荷重分布和加速的电荷转移，显著提升与过氧化物相关的电催化反应速率[26,27]。不过，将Pd–CoMn2O4异质结构应用于三维无粘结剂电流收集器上，用于非酶类过氧化氢检测的研究还十分少见。
基于此，将钯和CoMn2O4整合到三维镍泡沫支架上，有望构建出高性能的过氧化氢传感平台。镍泡沫作为一种无粘结剂、机械强度高且导电性良好的电流收集器，其多孔结构有助于提高活性位点的负载密度并实现高效的质量传输。在本研究中，我们首先通过水热法生长CoMn2O4，然后再通过恒电位法电沉积钯，从而设计并制备出了Pd–CoMn2O4/镍泡沫异质结构。这种分级结构结合了具有氧化还原活性的CoMn2O4外壳、高度分散的钯纳米颗粒以及三维镍泡沫骨架，有助于最大化活性位点的暴露程度，并加快电子和离子的传输速度。所制备的电极经过了系统的表征，并被用作非酶类过氧化氢传感器，结果显示它具有高灵敏度、宽线性检测范围、低检测限，以及出色的选择性和稳定性。此外，通过在真实样品及活细胞中实时监测过氧化氢的释放情况，进一步证明了该传感器的实际应用价值，凸显了Pd–CoMn2O4/镍泡沫异质结构在生物分析和环境监测领域的应用潜力。
