催化劑是一種有效改變反應物反應速率而不改變化學平衡，且本身的質量和化學性質在化學反應前后都沒有發生改變的物質。因其能加速或減緩反應，及高度選擇性等特點，在化工、生化、能源、環保等領域得廣泛應用。然而，由于催化劑尺寸、位置、組成及微環境難以控制，導致制備條件較為苛刻，且在實際使用過程中，催化劑因長期受熱、過酸、過堿、化學反應而發生一些不可逆的物理、化學變化，Z終導致失活，嚴重限制了催化劑的推廣應用。為此，有必要進一步研發高效、穩定型催化劑，而原子級精確合成是設計先進高性能催化劑的關鍵。

       ALD技術很容易地控制納米顆粒的大小、孔隙結構、含量和分散，有效設計出核殼結構、氧化物/金屬倒載結構、氧化物限域結構、具有多金屬管套結構和多層結構，且獨特的自限制特性可實現催化材料在高比表面材料上的均勻和可控沉積，實現一步步和“自底向上”的方式在原子層面上構建復雜結構的異質催化劑材料而得到廣泛研究。利用ALD技術具有飽和自限制的表面反應特性，有效抑制金屬有機化合物、配體的空間位置效應，天然的將金屬中心原子互相隔離開，抑制金屬原子聚集，合成單原子催化劑。利用ALD技術有效調控金屬與載體間的相互作用的特性，可獲得單金屬催化劑，如Ru、Pt、Pd等貴金屬。利用ALD技術能調控兩種金屬元素生長順序、循環周期數的特性來精準得到雙金屬納米催化劑，合成原子級精準的超細金屬團簇，如PtPd、PtRu、PdRu等雙金屬納米顆粒。利用ALD技術制備金屬氧化物，不僅可以制備性能更加優良的多相催化劑，而且可以對負載型催化劑進行改性，達到修飾、保護催化劑的目的。另外，研究表明金屬氧化物包覆在金屬納米顆粒上時，會形成新的金屬-氧化物界面，可進一步改變金屬納米顆粒的電子性能和形貌，進一步提升催化劑催化性能，且物理包覆層還可以提高納米顆粒的穩定性，在惡劣的反應條件下防止金屬組分的燒結和浸出。除金屬單質、金屬氧化物外，ALD技術制備得到的過度金屬硫化物由于特殊的能帶結構、電學及光學特性，可作為貴金屬的替代品，在催化領域具有較大的發展前景。

圖2：原子層沉積硫化鈷/氮化鈷復合材料實現高效電催化水解

圖3：多孔氮化鈦載體上鉑催化劑的原子層沉積制備及其催化

圖4：耦合原子層沉積技術實現Pt/CeCuOx催化界面原子級調控