Our study presents a comprehensive approach for the selective oxidation of glucose to glucaric acid (GA) by heterogeneous catalysis. We have synthesized and characterized Au/ZrO, AuCu/ZrO and AuPt/ZrO catalysts using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and oxygen pulse chemisorption (OPS) techniques. Combining experimental observations with in-depth density functional theory (DFT) studies, we found that bimetallic catalysts form alloys, which exhibit different characteristics than monometallic counterparts for the given reaction. We performed batch reactions, varying temperature and oxygen pressure, and used the data to construct a predictive microkinetic model. As it turned out, AuPt/ZrO showed the highest selectivity, yielding 32% of GA at 100 °C and 30 bar O. Our results provide valuable insights for the developing of efficient catalysts and point out the bottlenecks for the oxidation of glucose to GA.

中文翻译：

---

使用双金属催化剂选择性葡萄糖氧化为葡萄糖二酸：晶格膨胀或电子结构效应？

我们的研究提出了一种通过多相催化将葡萄糖选择性氧化为葡萄糖酸（GA）的综合方法。我们使用 X 射线衍射 (XRD)、透射电子显微镜 (TEM)、X 射线光电子能谱 (XPS) 和氧脉冲化学吸附 (OPS) 技术合成并表征了 Au/ZrO、AuCu/ZrO 和 AuPt/ZrO 催化剂。将实验观察与深入的密度泛函理论（DFT）研究相结合，我们发现双金属催化剂形成合金，对于给定的反应，其表现出与单金属催化剂不同的特性。我们进行了间歇反应，改变温度和氧压，并使用数据构建了预测微动力学模型。事实证明，AuPt/ZrO 显示出最高的选择性，在 100 °C 和 30 bar O 下产生 32% 的 GA。我们的结果为开发高效催化剂提供了宝贵的见解，并指出了葡萄糖氧化为 GA 的瓶颈。