與單原子催化劑（SAC）相比，雙原子催化劑（DAC）具有更高的金屬含量和更靈活的活性位點，具有更好的性能。

基于此，廣西大學(xué)朱金良副教授，朱艷秋教授，王南南（共同通訊作者）等人首次在疏松多孔的含氮（N）空位的g-C₃N₄中空納米球上構(gòu)建了Rh₂ DAC（Rh₂/HCNS-Nv），并將其應(yīng)用于光催化二氧化碳還原（CO₂RR）反應(yīng)，克服了目前電子空穴復(fù)合率低的局限性，延長了光生載流子的壽命。

中空納米球的高比表面積有利于Rh₂雙原子對的均勻分散和錨定，N空位誘導(dǎo)載體與Rh₂雙原子對之間形成穩(wěn)定的3N/Rh-Rh/1N2C配位。具有N空位的載體上的局域電荷通過3N/Rh-Rh/1N2C橋轉(zhuǎn)移到Rh₂雙原子位點，使富含電荷的Rh₂雙原子位點成為反應(yīng)的活性中心，提高了Rh₂/HCNS-Nv的電荷分離效率。

得益于載體修飾和Rh₂雙原子位點的協(xié)同作用，Rh₂/HCNS-Nv在光催化CO₂RR中表現(xiàn)出高CO/CH₄釋放活性和高CH₄選擇性，并具有高表觀量子產(chǎn)率和總電子消耗。

進一步的DFT計算證實，與Rh₁ SAC相比，Rh₂ DAC能有效地穩(wěn)定限速中間體CHO*，并能很好地削弱CH₃O*中間體中的C-O鍵強度，促進CH₄的生成和分離，從而獲得高的CO₂還原效率和高達91.65%的CH₄選擇性。CH₄和CO產(chǎn)率最高，分別為14.16和5.16 μmol g_cat^-1 h^-1，CH₄的電子選擇性高達91.65%%。

這一研究成果創(chuàng)新性地提供了一種Rh₂ DAC的制備方法，啟發(fā)了形貌、元素空位和金屬雙原子活性位點的功能組合，實現(xiàn)了有效的催化。

Synergistic Optimization of Morphology and Vacancies on Diatomic Rhodium Catalysts Dispersed on Carbon Nitride for Efficient Photocatalytic Reduction of CO₂. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202307733.

https://doi.org/10.1002/adfm.202307733.