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本发明公开了一种双金属单原子的碳基催化剂、其制备方法和应用,所述碳基催化剂包括碳基载体,所述载体负载钯和铜两种金属单原子,所述钯和铜的原子比为0.1?1:0.1?1,所述钯和铜原子的平均间距为2.5?4.5埃。本发明所述的双单原子催化材料的制备方法简单、以Pd、Cu双单原子作为反应活性物,氮掺杂碳的空心纳米球为载体,结构稳定、催化活性高。利用本发明所制备的催化材料催化的Sonogashira偶联反应条件温和,无需添加价格昂贵且难以溶解的助催化剂,并且对于难以被活化的氯苯,也表现了良好的催化活性,是一种符合绿色化学和原子经济性并有工业合成价值的制备方法,取得了良好的技术效果,为异相催化剂的设计提供了独特的思路。