将CO₂催化转化为燃料和化学原料是实现全球碳平衡和减缓化石资源耗竭的最有前途的战略之一。CH₄在天然气中占80%以上，也是化工行业生产高附加值化学品的重要原料。光催化技术可利用可持续的太阳能，为CO₂转化CH₄提供了一种“绿色”方法，引起人们的广泛关注。然而，实现光还原CO₂产CH₄的高活性和选择性仍面临着挑战，这主要是因为它是一个涉及多个反应中间体和复杂的质子耦合电子转移过程，动力学缓慢。

近日，中国地质大学（北京）的刘煊赫副教授、黄洪伟教授和香港科技大学的赵青蓝博士合作，利用Cu和La的元素电负性差异，以石墨相氮化碳为载体，构建了非对称Cu-N-La物种作为原子级给-受体结构用于光还原CO₂产CH₄。

原子级Cu-N-La给-受体结构在光还原CO₂产CH₄应用中具有独特的优势。原位X射线光电子能谱（XPS）数据表明原子级Cu-N-La给-受体结构可驱动电子从La原子向Cu原子迁移，从而加速光生电子的转移。原位开尔文探针力显微镜（KPFM）显示具有该结构的催化剂的光生电子更有利于在表面聚集。DFT理论计算证明原子级Cu-N-La给-受体结构同时改变了Cu单原子的配位环境和电子环境，从而实现反应中间体吸附能级的调制，满足高选择性光催化还原CO₂为CH₄的要求。

最终，通过动力学过程调控，该原子级Cu-N-La给-受体结构在光还原CO₂产CH₄应用中表现出高活性和选择性，以及良好的光化学稳定性。该工作不仅构筑了一种高效的光还原CO₂催化剂，而且有助于理解催化剂结构-性能关系，为设计多功能双原子光催化剂提供新思路。