相对于无机催化CO₂还原,人工生物-光合成系统还原CO₂更好地利用了无机光催化材料的高感光性和酶催化的高效、高选择性之间的协同作用。在该体系中,限制光催化效率的一个重要瓶颈问题就是氧化还原活性辅酶因子的光催化再生效率。在众多的半导体催化材料中,具备光催化功能的C₃N₄,由于具有合成简便、较高的物理化学稳定性、较好的电子能带结构和生物相容性等优点,成为了人们关注的焦点,但C₃N₄本身仍存在光吸收能力低、电荷对分离效率低等缺陷。在该课题中,我们首次通过协同调控纳米结构和电子能带结构,构建了噻吩环修饰的双层空心g-C₃N₄纳米球（ATCN-DSCN）,并将其应用于人工光合系统。我们以双层空心Si O₂纳米球为模板制备得到ATCN-DSCN。通过一系列表征,可以分析得到ATCN-DSCN的形貌、晶型和化学结构,UV-Vis DRS、PL和光电流响应测试说明噻吩环的掺杂修饰了C₃N₄的电子能带结构,使得光吸收利用能力、电子-空穴对分离效率、电子转移效率等都得到了极大的提高。我们所制备的光催化材料ATCN-DSCN具有优异的光学和光电学性能,光催化NADH效率约为74%,比bulk C₃N₄（约1.76%）高约40倍,NADH光再生的转换频率（TOF）高达2.950 hr^-1,是目前我们所知NADH光再生TOF的最高值。将ATCN-DSCN光还原NAD⁺为NADH进一步与甲酸脱氢酶（FDH）耦合,实现光酶可持续还原CO₂为甲酸（HCOOH）的过程。本文中,酶辅助的人工生物-光合成系统将CO₂有效地转换为了甲酸,9 h光照后的最终产量为290μM。