空氣中含有巨量的二氧化碳（CO2），而且隨著人類對化石燃料的應用，空氣中的二氧化碳含量逐年升高，因此也帶來了溫室效應。
如果能將二氧化碳轉化成碳氫化合物燃料，將有助於減少人類對化石燃料的依賴，使用太陽光驅動的光催化劑可以將二氧化碳還原成其他產物，然而，不幸的是，二氧化碳的分子結構非常穩定，其碳氧鍵解離能高達C=O解離能高達750kJ/mol，因此二氧化碳的光還原非常困難和複雜。
2019年7月22日，中國科學技術大學孫永福和謝毅團隊在 Nature 子刊 Nature Energy 雜誌（IF=54）發表了題為：Selective visible-light-driven photocatalytic CO2 reduction to CH4 mediated by atomically thin CuIn5S8 layers 的研究論文。
該研究開發了單原子層薄的的CuIn5S8層催化劑，成功將二氧化碳（CO2）光催化還原生產甲烷（CH4），且催化產物產物單一性接近100%。
CO2光還原通常會產生大量副產物，因此CO2光還原的一個重大挑戰是在保持高轉換效率的同時實現對單一產物的選擇性。所以通過仔細的催化劑設計控制在催化劑表面上形成的反應中間體是至關重要的。
為了進一步優化研究模型，研究人員構建了原子級薄的二維（2D）層，以最大化雙金屬位點的數量（因為每單位質量的2D層的表面積更大）。
在這項研究中，研究人員設計了，單原子層薄的的CuIn5S8層，其中含有富含電荷的Cu-In雙重位點，這對於從二氧化碳（CO2）光催化還原生產甲烷（CH4）具有高度選擇性。因為Cu-In雙位點形成高度穩定的Cu-C-O-In中間體是決定選擇性的關鍵特徵。
穩定的反應中間體的形成有利於隨後的質子化形成烴物質而不是CO分子的產生，因此最終賦予所需的反應選擇性。
這種配置不僅降低了整體解離能障礙，而且還將吸收質子化步驟轉化為放熱反應過程，從而改變反應途徑形成甲烷CH4而不是一氧化碳CO。
單原子層CuIn5S8對可見光驅動的CO2還原為CH4的選擇性接近100％，速率達到8.7μmol/g/h。
這一技術發展成熟後，將為節能減排、緩解全球變暖，以及減少人類對化石能源的依賴等找到新的解決方式。
