与单原子催化剂（SAC）相比，双原子催化剂（DAC）具有更高的金属含量和更灵活的活性位点，具有更好的性能。基于此，广西大学朱金良副教授，朱艳秋教授，王南南（共同通讯作者）等人首次在疏松多孔的含氮（N）空位的g-C3N4中空纳米球上构建了Rh2 DAC（Rh2/HCNS-Nv），并将其应用于光催化二氧化碳还原（CO2RR）反应，克服了目前电子空穴复合率低的局限性，延长了光生载流子的寿命。
中空纳米球的高比表面积有利于Rh2双原子对的均匀分散和锚定，N空位诱导载体与Rh2双原子对之间形成稳定的3N/Rh-Rh/1N2C配位。具有N空位的载体上的局域电荷通过3N/Rh-Rh/1N2C桥转移到Rh2双原子位点，使富含电荷的Rh2双原子位点成为反应的活性中心，提高了Rh2/HCNS-Nv的电荷分离效率。得益于载体修饰和Rh2双原子位点的协同作用，Rh2/HCNS-Nv在光催化CO2RR中表现出高CO/CH4释放活性和高CH4选择性，并具有高表观量子产率和总电子消耗。
进一步的DFT计算证实，与Rh1 SAC相比，Rh2 DAC能有效地稳定限速中间体CHO*，并能很好地削弱CH3O*中间体中的C-O键强度，促进CH4的生成和分离，从而获得高的CO2还原效率和高达91.65%的CH4选择性。CH4和CO产率最高，分别为14.16和5.16 μmol gcat-1 h-1，CH4的电子选择性高达91.65%%。这一研究成果创新性地提供了一种Rh2 DAC的制备方法，启发了形貌、元素空位和金属双原子活性位点的功能组合，实现了有效的催化。
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.
ht-tps://doi.org/10.1002/adfm.202307733.
