锂硫电池的高能量密度使其成为下一代储能技术的有力候选者，其正负极的主要活性物质分别是硫和锂，在充放电过程中会形成可溶的高阶多硫化物从正极扩散至负极，导致正极活性物质的流失以及负极的失活，即“穿梭效应”。同时，正极处缓慢的硫还原动力学也限制了锂硫电池的性能。近年来，有研究发现，应用在锂硫电池正极材料中的负载型单原子催化剂可以抑制“穿梭效应”，以及加快硫还原反应动力学。然而，单原子催化剂的结构种类繁多，超出了传统的“试错法”或常规DFT计算的能力，需开展系统研究。

为了实现该技术的商业化，必须进一步提高电池性能，新型高温催化剂材料备受期待。铂(Pt)基催化剂在燃料电池电极反应中表现出如此优异的性能。特别是单原子铂催化剂，由于其独特的功能性而被积极研究。然而，在高温下，铂原子不稳定。

近日，我所催化与新材料研究室乔波涛研究员、张涛院士团队在单原子催化研究方面取得新进展，发现在甲烷干整反应中羟基磷灰石负载镍(Ni)原子催化剂不仅具有高活性，而且具有本征抗积炭性能。研究揭示Ni单原子活性位上CH4发生不完全解离，避免C物种生成，从源头上避免了积碳生成。

近日，我所航天催化与新材料研究室黄延强研究员、杨小峰副研究员团队在单原子催化剂的设计合成及催化应用策略研究方面取得新进展，采用含氮有机聚合物材料为载体，制备出类均相铱活性中心的单原子催化剂，该催化剂在二氧化碳加氢反应中表现出优异催化性能。相关研究成果以全文的形式于Cell旗下的Chem杂志上发表。