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光電化學反應是一種新興的生物質轉化方法，但很少有人探索將葡萄糖轉化為增值化學品。

基于此，新加坡國立大學陳偉教授和Tian Zhangliu（共同通訊作者）等人報道了一種光電化學方法，通過將單原子Pt錨定在缺陷的TiO2納米棒陣列上（Pt/Def-TiO₂）作為光陽極，將葡萄糖選擇性氧化為高附加值的葡萄糖酸。

實驗測試發(fā)現，Pt/Def-TiO₂在0.6 V下氧化葡萄糖時的光電流密度為1.91 mA cm^-2，在模擬陽光照射下葡萄糖酸的收率為84.3%。

本文通過2D-HMBC NMR和IMPS的電荷轉移速率常數（k_t），作者研究了Pt/def-TiO₂光陽極的反應途徑和機理。為根據2D-HMBC NMR譜，氧化1 h后，可以觀察到葡萄糖、GLU及其部分內酯化衍生物。

在氧化3 h后，除GLU和d-葡糖苷1, 4內酯外，還生成了GLA、GLA的內酯化衍生物（d-葡糖苷1, 4內酯）和l-古魯醛酸（GUR）。

當氧化5.5 h后，大部分葡萄糖轉化為GLA平衡，并含有少量d-葡糖苷1, 4內酯，少量GLU存在于電解質中。因此，葡萄糖的氧化過程是由葡萄糖生成GLU，再生成GUR，最后生成GLA，同時與它們的內酯化衍生物達到平衡。

此外，在不施加任何電壓的情況下，將Pt/def-TiO₂ NRAs分別浸入到1 M KOH-10 mM葡萄糖、1 M KOH-10 mM GLU和1 M KOH-10 mM GUR的電解質中。

在20 °C模擬陽光照射5 h后，利用高效液相色譜法對電解液進行分析，結果表明電解液中檢測到微量GLA，表明在Pt SAs上GLU氧化為GLA確實是一個PEC反應。

Selective photoelectrochemical oxidation of glucose to glucaric acid by single atom Pt decorated defective TiO₂. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-35875-9.

https://doi.org/10.1038/s41467-023-35875-9.

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Nature子刊：Pt/Def-TiO2光電化學氧化葡萄糖制備葡萄糖酸

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