利用太陽能光催化還原CO₂被認為是解決能源消耗和環境問題的一種更環保的方式。將金屬配合物復合到半導體催化劑上可以增強它們在可見光照射下的光催化效率。然而，這些配合物中的配體可能價格過高或難以大規模合成。因此，設計對可見光反應性高的低成本光催化劑有利于推動光催化CO₂還原反應的發展和實際應用。

基于此，清華大學李亞棟和中南大學雷永鵬等提出了一種通過選擇性磷酸化和銅沉積法，成功將單個Cu原子，錨定在P摻雜C₃N₄中(Cu₁N₃@PCN和Cu₁P₃@PCN)，以實現高效光催化CO₂還原。

研究人員通過交換磷酸化和Cu沉積步驟的序列，可以將Cu在磷摻雜氮化碳(PCN)中的配位結構從Cu₁N₃(Cu₁N₃@PCN)調整為Cu₁P₃(Cu₁P₃@PCN)。以水作為還原劑，在光催化CO₂RR中對這些催化劑進行了測試，結果表明，Cu₁N₃@PCN可以選擇性地將CO₂還原為CO而不需要任何犧牲劑。

此外，Cu₁N₃@PCN在可見波長下具有優異的光催化活性(~49.8 μmol_COg_cat^-1h^-1)和優異的耐久性(~25 h)，而Cu₁P₃@PCN更有利于H₂生成。

實驗分析和密度泛函理論(DFT)計算表明，通過在C₃N₄中加入P并取代一個角C原子，使Cu的d帶中心上移接近費米能級，這種在d帶中心的調節促進了CO₂對Cu₁N₃的吸附和活化，使Cu₁N₃@PCN僅在CO₂RR中對CO具有活性。

然而，由于Cu₁N₃@PCN上Cu的d帶中心較低，CO₂吸附較差，Cu₁P₃的上的COOH*穩定性較差，使得Cu₁P₃@PCN易于通過光催化水分解產生H₂。

Phosphorus Tailors the d-Band Center of Copper Atomic Sites for Efficient CO₂ Photoreduction under Visible-Light Irradiation. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202207677