半導體光催化還原二氧化碳 （CO2） 是一種很有前途的碳中和方法，可以產生有價值的化學物質，如 CO、CH4、HCOOH 和 CH3OH。 由於線性CO2分子具有較高的熱力學穩定性，因此太陽能-CO2的轉化效率受到限制。 為了實現高效能，光催化劑必須滿足許多基本條件，例如合適的能帶結構、高電荷轉移效率和出色的表面反應性。 CDS因其窄帶隙、良好的可見光吸收和適當的氧化還原電位而被廣泛用於CO2的光催化還原還原。 然而，由於光生電子-空穴對的快速復合和析氫反應（HER）的激烈競爭，CDS奈米材料的CO2轉化效率受到嚴重限制。 因此，對CDS材料進行合理改性對提高其光催化CO2轉化效能具有重要意義。
最近張楠，湖南大學曲雙林跟謝秀強通過對銅摻雜的PBA前驅體進行溫和硫化製備了Cu摻雜空心CDS立方體（Cu HCCs）。 實驗結果表明，Cu被成功摻入空心CDS立方體的體相中，並響應Jahn-Teller畸變的應力形成自調節硫空位（VS）。 同時，研究人員通過調整Cu源的引入順序，製備了摻雜在CDS表面hcc@cu催化劑樣品，並對其進行了比較，以了解Cu物種的空間位置對催化效能的影響。 光催化還原CO2在水相中的結果表明，優化後的Cu HCC的Co產率為144 mol g-1 h-1，分別是純HCC和hcc@cu的4倍和5倍以上。
基於實驗研究和理論計算，研究人員提出了Cu HCC-2光催化還原CO2的合理機理：在光激發下，CDS價帶中的電子被激發到導帶，在光生電荷載流子擴散到最外表面的過程中，CDS本體相中分散的Cu有效地抑制了光生電子-空穴對的復合， 最後提供促進CO2光催化還原所需的高濃度電荷載流子。 同時，Cu原位摻雜策略使Cu HCC-2的D帶中心向上移動，促進了CO2在Cu HCC-2上的吸附和活化。 此外，本體相中的自調節VS不能有效地參與表面質子還原反應。 這些結果允許 Cu HCC-2 中的光生電子優先還原 CO2 分子，然後通過 CoOh* 中間體將其轉化為 CO。 在此過程中，VS可以有效地促進COOH*中間體向CO*中間體的轉化。 另一方面，表面Cu位點可以促進CO*的解吸，最終提高CO的產率。
isolated cu sites in cds hollow nanocubes with doping-location-dependent performance for photocatalytic co2 reduction. acs catalysis, 2024. doi: 10.1021/acscatal.3c05412