金属-载体相互作用对多相催化中催化剂活性具有重要作用。本文从原子尺度分析氮化硼纳米片和二氧化钛上钯活性位点的结构形态和配位环境。结合先进的表征技术和理论计算方法,讨论了钯基单原子催化剂在小分子活化中的独特机理。本工作在原子水平上为精准合成具有高催化活性和热稳定性的催化剂奠定了基础。主要内容如下:1、提出了一种低温合成策略在缺陷氮化硼纳米片上构筑以原子级形式分散的钯基催化剂（Pd1/h-BN）。该策略的优点在于采用了温和的低温条件（0°C）,与之前文献报道的典型的-80°C的苛刻条件完全不同。密度泛函理论（DFT）计算证明,含氮的硼空位可以为钯原子提供稳定的锚定位点。通过高角度环形暗场扫描透射电镜和X射线近边精细结构光谱等表征,证实了钯单原子的存在。该催化剂在肉桂醛选择性加氢反应中表现出优异的催化性能,其转化频率（TOF）高达1112 h-1,反应3 h转化率达99%,对苯丙醛的选择性为93%,优于大部分已报道的其它催化剂。此外,该催化剂具有良好的可循环性和抗烧结能力。2、采用热激发策略制备了缺陷金红石型的二氧化钛负载的钯单原子催化剂(Pd1/TiO2-x)。DFT计算表明,钯原子锚定在缺陷金红石型二氧化钛上具有较高活性。利用高角度环形暗场扫描透射电镜和电子顺磁共振等表征方法,明确了钯原子的单分散状态。该催化剂在温和条件下催化Sonogashira偶联反应中具有良好的催化活性和稳定性,5 h时转化率为99%,对二苯乙炔的收率为98%,TOF为4286 h-1。在经过6次循环实验后,其催化性能无明显衰减。