将可再生 农林 生物质转化为 高 价值化学品是替代传统石油原料 实现绿色循环经济 的一种有 前景 的 策略 。 其中 ，将 农林生物质中占大部分的 纤维素转化为乳酸 (LA)更具成本效益 。 与传统的固体酸催化热解或水解方法相比，光催化通常在环境大气压和 常温条件 下进行 ，且丰富的光生载流子为 纤维素中 β-1,4-糖苷键的选择性裂解 与转化 提供了 可能 。

近期李霞章与佐治亚理工学院合作者 Chen Y ongsheng 课题组 通过简单的氨蒸发 对凹凸棒石（ P al） 进行了 C u 离子晶格重建，当 C u 含量超过 6 wt% 后， 在弱还原物质 D-葡萄糖存在下，吸附在重构Pal表面上的多余Cu离子形成氧化亚铜 量子点 (Cu ₂ O QDs) ，从而 合成 了 具有强路易斯酸性质 的 光催化剂 Cu ₂ O QDs/Cu-Pal，使用 了 S TEM-HAADF 以及同步辐射等手段分析 了 Cu改性 凹凸棒石 的 微 结构 与配位特征，使用了 i n situ ATR 手段跟踪了光催化重整反应中间过程 。 发现 随着 Cu 离子 交换容量达到平衡， Cu 离子进入了 Pal八面体晶格 实现 Pal重构，且Cu ₂ O QDs等离子共振效应为反应提供了局部热场效应，提高光催化解聚纤维素的效率 ， 在可见光照射下获得了优异的 LA选择性 。提出如下机理 ：

(1) Cu掺入Pal骨架中 缩小 了 本征 带隙 达到可见响应 。在 Cu-Pal表面原位生长的Cu ₂ OQDs增强了光吸收并暴露了更多的路易斯酸位点用于 C 3中间体的异构化。

(2) Ty pe-II型异质结构促 进了光激发 e ⁻ − h ⁺ 对的分离，并利用 Cu-Pal足够的 光生载流子产生 超氧自由基 来 裂解 β-1,4-糖苷键。

(3) Cu-Pal 的 胶体特性使链状纤维素底物能够紧密吸附 于 Lewis酸位点利于反应进行 。

该工作在开发太阳能的背景下为粘土矿物与生物质之间搭建了一个桥梁，为生物质转化为高价值化学品提供了一种全新的策略。以上工作以题为 “ Solar driven catalytic conversion of cellulose biomass into lactic acid over copper reconstructed natural mineral ”发表在 Applied Catalysis B: Environmental 317 (2022) 121718 ， https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121718 ，第一作者为硕士生仲明辉。该研究得到了江苏省高等学校基础自然科学研究重大项目（ 21KJA430002 ），江苏省教育厅国际科技合作实验室和常州市生物质绿色安全高值利用技术重点实验室资助。