化石能源的快速消耗造成了温室效应、大气污染、水污染等严重的环境问题。生物质资源作为唯一的可持续碳源，可以通过绿色化工工艺，减少对不可再生资源的依赖。生物质单糖广泛存在于生物体内，主要用于食品、化工等行业。同时，以单糖为原料可以通过催化转化制备多种高值化学品。在这些高价值化学品中，乳酸是一种多用途精细化学品，可广泛应用于食品、制药、皮革、纺织、环保和农业等领域。此外，乳酸可以作为可生物降解聚合物(聚乳酸，PLA)的前驱体，在医疗保健和消费品市场上有7亿美元的市场。目前，乳酸主要通过高温高压化学合成或繁琐的生物发酵。在温和的条件下，通过单糖的光化学转化来获得高产量的乳酸仍然是一个关键的挑战，因此需要合理设计合适的光催化剂。

　　纳米纤维素(CNF)是一种以纤维素为原料高强机械力作用下被解离成单个的纳米纤丝。纳米纤维素具有较高的长径比，同时CNF表面存在丰富的亲水官能团(羟基、羧基等)，有望成为制备一维光催化材料的理想模板剂。石墨氮化碳(g-C3N4)是一类由含氮前驱体热聚合制备的聚合物半导体类光催化剂，具有-1.4 V的导带(CB)和1.3 V的价带(VB)，适用于大多数光催化生物精炼。然而，原始g-C3N4的可见光吸收范围有限，光激发载流子重组速度快，比表面积小，活性不理想。g-C3N4的形貌控制是提高光催化性能的关键因素，一维纳米结构g-C3N4材料具有沿长轴的矢量电子和声子输运通道以及高表面体积比等优点。以CNF为软模板，有望得到纳米结构g-C3N4材料。同时，CNF分子链上的羟基、羧基在热解过程中能与氮化碳前驱体发生缩合反应，在氮化碳分子结构中引入缺陷和掺杂，进而调控氮化碳的电子结构。通过CNF辅助制备氮化碳，可同时调控氮化碳的形貌和电子结构，优化反应中间体的吸附强度，从而获得更高的光催化活性。

　　最近，华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室彭新文教授团队以纳米纤维素(CNF)为改性剂和软模板，通过“含氮前驱体-CNF”氢键结构和分子剪切作用，可普适性地以多种含氮前驱体制备含有氮空位和氧掺杂的一维多孔g-C3N4纳米棒(HCN)，并用于生物质单糖光氧化制备乳酸。HCN展示出高达75.5%的乳酸产率，以及2.8 mmol h-1 g-1的产氢速率，同时具有良好的底物拓展性和循环稳定性。自由基捕获实验和理论计算的结果证实，在氮空位和氧掺杂协同作用下，超氧自由基的快速生成是其活性的主要机制。该工作为设计绿色高效的生物质精炼光催化剂提供了新的方向。