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背景：氘代在制药和材料科学中价值显著，但传统方法步骤繁琐或条件苛刻，亟需开发温和、高效、以廉价重水为氘源的新方法。研究目的：开发一种负载于锐钛矿二氧化钛上的原子分散钯光催化剂，实现在室温、常压、可见光下，以重水为氘源，对氮杂芳烃进行直接氢同位素交换。结论：该催化剂首次在温和条件下实现了高效氘代，最高氘代率达99%，适用于62种底物（包括药物分子），并完成了公斤级放大合成，显著降低了重水用量。机理研究表明，光生电子诱导形成的部分还原态原子分散钯是独特活性中心，为理性设计单原子催化体系提供了新见解。