吴宇恩教授课题组近些年来一直专注于催化剂的理性设计及精细调控，并将其应用于能源小分子“化学键”的精准活化。发展了自上而下的合成策略实现了高金属载量、配位结构均一的单原子催化剂的可控制备，实现了对活性中心金属-金属键、配位数等原子结构的精准调控，并将其应用于氧分子等能源小分子的精准活化。利用主客体策略实现了具有双原子中心的燃料电池阴极催化剂合成，解决了非Pt催化剂在酸性条件下不稳定的难题；采用表面缺陷工程策略制备了高效廉价的Ru单原子合金电解水催化剂，相比于商业Ru基催化剂成本和稳定性提升了两个数量级。发展了原子蒸发法，解决了大规模制备中均一性的问题。面向不同的工业应用场景开发了多达200多种单原子催化剂，建立了单原子催化剂的大数据库和年产超1000吨的生产线。开发了一种全新的氧气调控技术——电子氧肺技术，可安全、高效的实现氧气的富集和脱除。未来，我们拟开发面向国防、医疗供氧、粮食储藏、食品保鲜、冶金、化工合成等行业的制氧、除氧、控氧反应器，开发多款针对不用使用场景的以电子氧肺技术为核心的高效氧气调控原型设备。建立了年产超1000吨的单原子催化剂生产线，实现了多项技术成果转化（>1300万元）。开发的单原子饲料添加剂将养殖业饲料中锌的用量降低90%以上，比常规的纳米氧化锌、精油、抗菌肽等替抗类产品具有更强的防治动物细菌性和病毒性腹泻的功能，有效解决高锌所带来的粮食安全和环境残留污染问题，产品销售至天邦、新希望等国内知名养殖企业，目前累计销量突破3000吨。研发单原子铜制剂，大幅度减少农药金属残留（>90%），大幅度减少农药金属残留对土壤的污染，同时有效避免了高铜所带来的药害和混配性问题，改变了高端无机农药被国外（杜邦等）产品垄断的局面施药面积突破200万亩。目前，开发的单原子催化材料系列产品已经应用于能源、催化、农业、医疗等领域，和美的、中国化学工程集团、天邦等企业形成紧密合作关系。