单原子催化剂作为一种新型催化剂，具有极高的原子利用率、独特的催化活性和选择性。它们将均相催化剂和异相催化剂的优点集于一身，成为了纳米尺度催化剂研究的焦点。近年来，X射线同步辐射技术在单原子催化研究中发挥了至关重要的作用，为我们揭示了催化剂结构和反应机理。
本文综述了X射线同步辐射技术在单原子催化剂结构表征和反应条件下的原位/操作观测方面的最新进展。研究团队重点分析了光谱细微特征与单原子催化剂结构特性的关联，以及分析技术的局限性。此外，还讨论了具有空间和时间分辨率的IMST技术的发展及其在揭示单原子催化剂结构特性和反应机理方面的意义。
值得一提的是，本文还探讨了利用光谱细微特征结合理论模拟研究活性中心状态的方法，以及采用机器学习策略进行光谱分析，以应对单原子催化剂原子分布不均的挑战。展望未来，研究团队期望将人工智能与实验实时监测单原子催化过程相结合，为工业应用提供高性能、稳定的单原子催化剂。
作者简介：
Xiaozhi Su是上海同步辐射设施科研人员，负责XAFS光束线运行，参与设计XAS终端站和XES光谱仪，研究固体光谱计算模拟和电化学装置设计。
Xiangjun Wei是上海同步辐射设施教授，毕业于兰州大学，曾参与建设XAFS光束线，并领导设计了动态光束线（D-Line），现为该团队负责人。
Hong Bin Yang教授在兰州大学获学士学位，复旦大学获博士学位。曾任南洋理工大学研究员，2016年加入苏州科技大学。研究兴趣包括电催化、光电子化学和碳基催化剂，发表170多篇研究论文，被引超23,000次，h指数72。
Bin Liu教授在新加坡国立大学获得工程学士和硕士学位，后在明尼苏达大学取得博士学位。2012年加入南洋理工大学任助理教授，2017年晋升为副教授。2023年，他成为香港城市大学的STEM教授。研究兴趣包括光（电）催化和原位表征。
参考文献：
Yuhang Liu, Xiaozhi Su, et al. Progress and challenges in structural, in situ and operando characterization of single-atom catalysts by X-ray based synchrotron radiation techniques. Chemical Society Reviews. https://doi.org/10.1039/D3CS00967J.
