当前化石能源短缺和环境恶化已经严重影响着社会的可持续发展和人类的健康生活。光催化技术被认为是解决上述问题的有效方法之一。然而，目前的纳米半导体光催化材料的催化效率远低于实际应用的要求，其根本原因在于光生载流子易于复合、催化剂表面活性位点少。与传统的纳米光导体光催化材料不同，单原子光催化剂具有最大的金属原子利用率、独特的不饱和配位环境等优点，使其呈现出优异的催化活性和选择性；同时，与纳米簇、纳米颗粒、以及块体材料相比，单原子光催化剂易于在原子水平探究反应机理，能为理解催化剂构效关系提供更好的平台。因此，单原子光催化剂已成为光催化领域最热门的研究方向之一。

图1 单原子光催化剂

近期，武汉理工大学夏阳博士等人在Chem Catalysis中发表了题为“Single-atom heterogeneous photocatalyst”的综述文章。本文首先概述了单原子光催化剂的基本性质（包括单原子催化剂的定义、结构特性、物理化学性质以及优缺点），指出其结构与光催化性能的内在联系。其次，该综述从单原子光催化剂中金属原子的几何配位环境和电子结构两个方面对单原子锚定位点进行总结，分析和比较了各种锚定位点之间的差异以及金属-载体相互作用。

图2 单原子光催化剂的基本性质

随后，针对单原子光催化剂易于团聚和金属原子负载量低这两大难题，作者对当前异相光催化领域中单原子的可控制备进行了分类和叙述。此外，总结了表征单原子光催化剂的结构‒性能内在联系的技术，同时还详细介绍了单原子光催化剂在光催化产氢、光催化CO₂还原、光催化污染物降解、光催化产H₂O₂、光催化有机合成等方面的应用，着重强调了金属单原子在调节光捕获、电荷分离和表面催化反应三个方面的重要作用，并分别综述了最新研究进展。最后，作者对单原子异相光催化进行了总结，并且对当前单原子光催化体系面临的挑战和未来研究方向与重点进行了评述。