本发明公开了一种单原子催化剂，其特征在于，所述催化剂以单原子过渡金属作为活性组分，以氧化钨、氧化钴、氧化钼、氧化铼等任意一种作为载体，经过直接冷冻法或过量浸渍法制得。并提供了上述单原子催化剂的无氧化剂添加的多相高级氧化技术。本发明与现有技术相比，首次提出了可还原性的富缺陷氧化物负载单原子的催化剂在无任何氧化剂添加的情况下，利用氧气降解抗生素。摆脱了外加氧化剂的同时，实现了无光电热辅助的多相高级氧化，并完成了从均相催化到多相催化的过渡。环境友好、价格低廉、具有良好的工业化应用前景，对于其大规模商用具有重要意义以及广阔的商业应用前景。