文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.174445
光催化氧化生物质来源的木糖制备木糖酸，为在温和条件下生产高附加值糖酸提供了一条可持续的途径。然而，其实际应用常常受到不受控的自由基反应导致的C–C键断裂和深度氧化的限制，从而造成选择性差。在此，我们提出采用竹源碳前体构建共轭碳域与石墨相氮化碳（g-C3N4）之间的面内异质结，其中竹源碳量子点（CQDs）作为电子桥促进层间电荷传输，进而增强表面导向的电子迁移。增强的光电流响应、降低的电荷转移电阻、延长的载流子寿命以及增加的电子离域性证明了这一效果。同时，CQD表面的羰基通过吸电子效应促进木糖在反应界面的吸附和活化。机理研究进一步证实超氧根离子（⋅O₂⁻）和单线态氧（¹O₂）是实现选择性木糖氧化的主要活性氧物种。最终，优化后的催化剂在可见光照射下实现了84.4%的木糖酸产率，并具有优异的稳定性。这项工作确立了面向反应需求的电荷传输工程作为生物质来源糖类选择性光催化升级的关键设计原则。
本研究表明，木糖的选择性光催化氧化不仅取决于电荷分离的效率，更根本地受限于光生电子向表面氧活化位点传输的方向性。通过构建竹源碳/氮化碳（g-C₃N₄）面内共轭异质结，共轭碳单元作为电子桥促进层间电荷传输，而表面羰基通过吸电子效应形成驱动力，共同引导电子向表面定向迁移。这种跨尺度的调控构建了符合木糖氧化反应需求的矢量电荷传输架构，促使反应路径倾向于超氧根离子和单线态氧介导的选择性氧化，而非深度氧化。因此，所开发的碳量子点/氮化碳（CQD/CN）体系在可见光照射下实现了84.4%的木糖酸产率，同时表现出优异的稳定性。本研究强调，协同且精确地设计催化剂体相结构框架与表面功能基团是提升电荷分离效率的关键。此外，本文提出的设计策略为提升其他聚合物基光催化剂在太阳能驱动木糖转化及相关催化过程中的性能提供了普适性指导。