It remains great challenges to fabricate advanced potentiometric sensors based on ion-selective electrodes (ISEs) with ultrasensitivity, high selectivity, long-term durability, and even reproducible potential. Sensing and transducing materials are vital components for substantial performance optimization. This review systematically summarizes the progress in ionophore, formulation, preparation, nanostructure, and electrochemical properties of state-of-the-art sensing membranes and ion-to-electron transducing layers for comprehensively stabilizing potential and enhancing the sensing performance. This article elaborates the development of cutting-edge solid-contact (SC)-ISEs including wearable chip and needle electrodes to achieve versatile applications like health and environmental monitorings, medical diagnosis, food and plant analysis. As an indispensable element in SC-ISEs, the transducing materials particularly including conducting polymers, noble metals and carbon nanomaterials for stabilizing potential are thoroughly expounded. It is suggested that the highly transducing materials with practical applicability should possess two key features including high hydrophobicity and strong adherence onto the electrode substrates and ion-selective membranes besides high ion and electron conductivity, which could be used to guide the design and fabrication of next-generation ISEs based on multifeatured composites. The current startup status and future research direction of calibration-free ISEs with excellent potential reproducibility that would become a major hotspot in the field soon are highlighted.

制造基于离子选择电极 (ISE) 的具有超灵敏性、高选择性、长期耐用性甚至可重现潜力的先进电位传感器仍然是巨大的挑战。传感和转换材料是实质性性能优化的重要组成部分。本综述系统地总结了最先进的传感膜和离子电子转换层在离子载体、配方、制备、纳米结构和电化学性能方面的进展，以全面稳定电位并提高传感性能。本文详细阐述了尖端固体接触 (SC)-ISE 的开发，包括可穿戴芯片和针状电极，以实现健康和环境监测、医学诊断、食品和植物分析等多种应用。作为SC-ISE中不可缺少的元素，对导电聚合物、贵金属和碳纳米材料等用于稳定电位的换能材料进行了详尽的阐述。建议具有实用性的高转换材料除了具有高离子和电子电导率外，还应具有高疏水性和对电极基底和离子选择性膜的强粘附性两个关键特性，可用于指导下一步的设计和制造。基于多功能复合材料的新一代 ISE。重点介绍了具有极好潜在重现性的免校准ISE的当前启动状况和未来研究方向，这些ISE将很快成为该领域的主要热点。对导通材料，特别是导电聚合物、贵金属和稳定电位的碳纳米材料进行了详尽的阐述。建议具有实用性的高转换材料除了具有高离子和电子电导率外，还应具有高疏水性和对电极基底和离子选择性膜的强粘附性两个关键特性，可用于指导下一步的设计和制造。基于多功能复合材料的新一代 ISE。重点介绍了具有极好潜在重现性的免校准ISE的当前启动状况和未来研究方向，这些ISE将很快成为该领域的主要热点。对导通材料，特别是导电聚合物、贵金属和稳定电位的碳纳米材料进行了详尽的阐述。建议具有实用性的高转换材料除了具有高离子和电子电导率外，还应具有高疏水性和对电极基底和离子选择性膜的强粘附性两个关键特性，可用于指导下一步的设计和制造。基于多功能复合材料的新一代 ISE。重点介绍了具有极好潜在重现性的免校准ISE的当前启动状况和未来研究方向，这些ISE将很快成为该领域的主要热点。建议具有实用性的高转换材料除了具有高离子和电子电导率外，还应具有高疏水性和对电极基底和离子选择性膜的强粘附性两个关键特性，可用于指导下一步的设计和制造。基于多功能复合材料的新一代 ISE。重点介绍了具有极好潜在重现性的免校准ISE的当前启动状况和未来研究方向，这些ISE将很快成为该领域的主要热点。建议具有实用性的高转换材料除了具有高离子和电子电导率外，还应具有高疏水性和对电极基底和离子选择性膜的强粘附性两个关键特性，可用于指导下一步的设计和制造。基于多功能复合材料的新一代 ISE。重点介绍了具有极好潜在重现性的免校准ISE的当前启动状况和未来研究方向，这些ISE将很快成为该领域的主要热点。这可用于指导基于多功能复合材料的下一代 ISE 的设计和制造。重点介绍了具有极好潜在重现性的免校准ISE的当前启动状况和未来研究方向，这些ISE将很快成为该领域的主要热点。这可用于指导基于多功能复合材料的下一代 ISE 的设计和制造。重点介绍了具有极好潜在重现性的免校准ISE的当前启动状况和未来研究方向，这些ISE将很快成为该领域的主要热点。