催化还原过程作为氧化处理技术的重要补充，在污染物减量化处理和资源回收中起着重要作用。钯（Pd）可以在室温常压下活化H2或者电解水获得活性H等电子供体，同时高效活化碳-卤，碳-氮等高稳定的化学键，处理卤代物有机物，含氧酸离子等污染物。但Pd的低活性和稳定性限制了其在环境还原过程中的广泛使用。因此，亟需发展高灵敏度Pd位点结构解析方法，识别高活性Pd位点并原位追踪其催化过程中结构转变过程，从而指导设计高活性和稳定的Pd催化剂，用于环境催化。 研究发展了基于苯异腈分子的不同结构Pd位点识别方法，并结合球差校正电镜和X-射线吸收谱实现了不同催化剂Pd位点原子数的估算，从而明确了在还原脱卤过程具有最佳催化活性的Pd位点。进一步，研究将拉曼解析Pd位点结构分辨率提升到埃尺度，发现在拉伸应力作用下，Pd位点内部Pd-Pd键键长会发生一定程度拉伸，其催化活性随之提升上百倍。在此基础上，研究引入标记元素，实现了不同结构Pd位点的准确定量，实现了位点结构与活性的深度关联。同时，结合理论计算，预测了Pd基金属间化合物是潜在的高活性/高稳定Pd位点，原位拉曼证实该材料可以通过多相反应途径活化碳卤键，为回答Pd催化碳卤键活化的均相/多相这一长期争议提供了新的实验证据。此外，研究还原位拉曼解析了金属离子配位结构转化过程，提出了通过配体共享设计负载型金属间化合物团簇的新方法。