华算科技了单原子，介绍了、空间限制和设计配位三大制备思路，重点介绍了HAADF-STEM、XAFS、EELS、CO-DRIFTS等方法。

什么是单原子材料

以前研究者们通过化学气相沉积法、水热法、溶胶-凝胶法等方法制备出具有优异性能的纳米材料，但是由于表征技术的限制，很多性能优异的材料并没有被人们清楚地认识。

Ag111随着表征技术的发展，人们可以通过先进的表征手段更好地认识材料的形貌和结构。

随着纳米粒子尺寸减小，粒子的表面积和量子尺寸效应会增大，纳米粒子减小到一定的程度就会得到单原子单原子材料实现了单个原子作为化学反应的活性位点，达到了化学反应的极限尺寸，实现了原子在化学反应中的最大利用率，因此理论上具有最高的催化活性。

该策略就是研究者们，载体与单原子之间通过电荷转移效应确保单原子的稳定性。

金属氧化物半导体材料构筑缺陷的主要步骤图3. 使用缺陷工程在TiO2一方面，在应用缺陷工程时，首先要选择合适的方法确保作为锚点。其次，应当明确的是，并且“陷阱”不会排斥单原子。而后，应当正确的认识所，这不仅有利于选择合适的单原子物种前体，也有助于避免在后处理过程中“陷阱”的消失或转化。

控制表面空位的数量来控制单原子的负载量原子层沉积法（ALD）所谓。目前该方法常用多孔材料将单原子前体进行分离并封装固定，而后去除前体，最终可以实现单原子在空间中的有效分布，如图4所示。

通过该策略，研究人员开发出了。近年来，多孔材料在单原子材料中应用广泛，其中微孔材料由于其具有较小的孔径、较大的比表面积和吸附性能，成为了单原子的良好载体。是具有代表性的微孔材料，广泛应用于单原子材料的制备。

共价有机框架（COFs）该策略是。例如研究人员通过该策略开发了一种稳定的Pt单原子催化剂，其配位情况如图5所示。

通过该策略，出现了等单原子材料制备方法。

，但是，该种策略因其配位基团和合成条件多变，这使得合成多种类型的单原子材料变得简单、快捷，因此可以通过对配位原子的控制使得单原子材料的性能变得更加优异。

如何表征单原子

高角环形暗场像-扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）

HAAD-FSTEM像的二维空间分辨率能够达到1埃以下，可以清晰地分辨出单原子在拍摄单原子材料图像时，通常使用，而Rutherford散射电子的散射角度主要受待测样品中原子的原子序数的影响。原子序数越大HADDF收集的信号强度就越强，单原子图像就会显示出越明亮的亮点，如图6所示。

10.1021/acsami.0c0216010.1021/acsnano.0c03687从图6中可以看出单原子负载量小，其分布较为均匀清晰；单原子负载量较大，出现了很多原子团簇；单原子原子序数越大，在电镜图像中就显示出越明亮的亮点。HAADF-STEM可以很好地表征出单原子。

基于X射线能量的差异，XANES对电荷状态和金属原子的轨道占据敏感。，EXAFS代表了光谱区域。

分析单原子材料主要通过EXAFS进行，在分析过程中引入傅里叶变换（FT），从而为单原子的存在提供有力证明。

03图7. EXAFS谱的k310.1039/x0xx00000x

，由于多分散性和无序效应，这很容易使小簇或纳米颗粒的贡献变得混乱。

电子能量损失谱（EELS）

零损失区（0eV）低能损失区（5—50eV）和高能损失区（>50eV）利用高能损失区可以形成元素成分分布图，元素成分分布图利用某一特征能量损失的电子信号来成像，根据所成图像就可以知道元素的分布规律，如图8所示。

10.1039/d0mh00495b

原位CO探针傅里叶漫反射红外光谱（CO-DRIFTS）

链式吸附、桥式吸附链式吸附桥式吸附这两种不同的吸附方式因为成键不同，在光谱里对应的峰位也不同，因此可以用来表征单原子。图9. Pt单原子与颗粒CO吸附傅里叶漫反射红外光谱。DOI: 10.1126/science.aab3501