催化反應在工業上不可或缺，催化劑地位重要。傳統催化反應一般為多相催化，在催化劑表面進行，效率較低。為提高催化效率，催化劑被制成納米粒子，但納米粒子催化劑穩定性差，需要比表面積大的材料作為載體來提高其穩定性，這種載體被稱為負載催化劑。單原子催化劑，是一種僅含有相互孤立的單個原子作為催化活性中心的負載催化劑，是促進催化反應效率提高的重要手段。
單原子催化概念于2011年被提出，2014年以來，單原子催化劑研究熱潮到來，成為催化劑領域的研究前沿。根據新思界產業研究中心發布的
《2021-2025年單原子催化劑行業深度市場調研及投資策略建議報告》顯示，單原子催化劑結構特殊，與常規催化劑相比，具有表面自由能大、反應活性高、選擇性好、穩定性優等特點，在應用時使用量較少，可降低成本，經濟價值高。單原子催化劑在二氧化碳還原、電解水制氫、燃料電池氧還原反應、鋰硫電池多硫化鋰轉化等領域具有巨大發展潛力。
單原子催化劑可采用靜電吸附法、質量分離軟著陸法、共沉淀法、濕浸漬法、水熱合成法、原子層沉積法等工藝來制備。其中，靜電吸附法制備的產品表面易出現缺陷，會影響使用性能；質量分離軟著陸法在制備過程中需要超高真空條件，難度大，無法實現規模化生產。現階段，已發現可用于單原子催化劑領域的金屬種類較多，有鐵、銅、鎳、錳、鈦、鉻、鈷、銦、鎵、金、銀、鉑等，可將這些金屬的代表性優點整合到單原子催化劑中。
2017年8月，中國科學院大連化學物理研究所團隊制備出單原子分散的Fe-N-C催化劑，并將其應用于C-H鍵選擇性氧化反應中，獲得了優異的活性和選擇性；2019年10月，該團隊與清華大學合作，研發出一種乙二胺絡合-惰性氣氛快速熱處理的單原子催化劑制備新方法。2021年10月，電子科技大學電子科學與工程學院團隊開發了負載在共軛多孔氮化碳聚合物上的鈷（Co）和釕（Ru）雙單原子催化劑，光催化CO2轉化率（TON）高達200以上。
新思界
行業分析人士表示，我國單原子催化劑研究成果不斷增多，同時，政策對行業的發展也極為關注。“十四五”國家重點研發計劃“催化科學”重點專項中提出，發展單原子催化劑的制備與穩定方法，在原子尺度上實現單原子催化劑的組成和結構調控，最大限度的提高催化劑的催化效率，促進單原子催化劑在不同催化反應的應用。由此來看，未來我國單原子催化劑技術研究將日益深入，為其規模化生產奠定了良好基礎。
