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N20是第三大温室气体，对全球变暖的贡献程度仅次于C02和CH4。此外，N20也是平流层中NOX的主要来源，可破坏臭氧层。因此，研究和开发N20的源排放控制技术和末端消减技术，将是一个极具前瞻性的课题。本论文以分子筛催化剂为研究对象，结合理论计算和实验方法对N20在各种分子筛上的吸脱附行为进行了系统研究；通过催化反应活性评价和各种表征方法，发现高温处理Fe/ZMS-5催化剂能够提高分解N20的活性，并对其机理进行了系统分析；进一步在无保护剂的条件下，合成了可稳定分散于水中的Ru/Ru02核壳结构的纳米颗粒，然后将该纳米颗粒负载到氧化物载体上，考察了各种Ru负载型催化剂催化N20直接分解以及其他催化反应的活性。主要研究内容和结果如下：
(1)利用程序升温脱附实验和密度泛函理论计算两种手段，研究了N20在一系列离子交换型ZSM-5上的吸脱附行为。交换离子包括第一、第二主族元素以及第四周期过渡金属元素。研究结果发现：过渡金属离子交换的分子筛，各离子向N20分子的电荷转移量是影响吸附能的主要因素。电荷转移量越大，离子对N20的吸附强度越高。理论计算的吸附能（Eads）与实验获得的脱附温度（Tmax）之间关系的经验方程，对于低价态的离子（+2价的离子）：Eads=-12.76-0.31Tmax，高价态的离子（+3，+4价离子）：Eads=50.08-0.814Tmax;主族金属离子交换的分子筛，碱土金属离子与N20的吸附作用普遍强于碱金属离子；Ba-ZSM-5吸附量最大、脱附温度最高吸附量最大，显示出了最佳的吸附性能，适用于作为N20的吸附储存材料应用于工业领域。
(2)采用液相离子交换法制备了Fe/ZSM-5分子筛催化剂，利用Ar气氛下高温热处理方法，提高了Fe/ZSM-5催化剂活性。活性评价发现，处理温度为750℃的催化剂(FZ750)活性最好；结合XRD、UV/vis DRS、XAFS表征结果以及脉冲实验和02-TPD实验结果，研究了高温处理对催化剂中活性物种的影响以及催化N20分解机理；明确了无定形态的多核FeOx中键长较长的Fe-O是催化剂中具有活性的结构，其数量决定了催化剂的表观活性。热力学动力学构效关系的研究表明：对于不同温度处理的Fe/ZSM-5催化剂催化N20分解反应体系，指前因子是影响反应速率的决定性因素；α-O的熵变△r≠Sm9是影响反应速率的关键参数。
(3)利用恒电势法制备了Ru/Ru02核壳结构的纳米颗粒。利用一系列定性、形貌和颗粒电性的表征手段，证明了Ru/Ru02纳米颗粒能在无保护剂存在的条件下稳定分散于纯水中。不同酸度的洗液及沉积基底会对Ru/Ru02核壳结构的纳米颗粒的结构和形貌产生影响：中性水洗涤的纳米颗粒沉积在铜基底上，会组装成棒状，而在单晶硅基底上没有发生明显的组装行为；稀酸洗涤的纳米颗粒，Ru核和Ru02壳会发生分离，并在载体上聚集；浓盐酸洗涤的颗粒，Ru核和Ru02壳会发生化学反应生成新的Ru氧化物相。
(4)将核壳结构的Ru/Ru02纳米颗粒负载在不同的氧化物上制成Ru负载型催化剂，对催化剂的形貌和结构进行了表征，并考察了其催化分解N20以及催化氧化乙醇的活性。各种表征结果表明：Ru/Ru02颗粒在Al203和Ti02载体上会被完全氧化或部分氧化成Ru02，并发生聚集；而在Ce02上Ru/Ru02颗粒的核壳结构和形貌能够保持良好。催化N20分解的活性评价实验结果表明：Ru负载型催化剂对N20分解反应具有较高活性；载体、Ru颗粒的形貌和结构对N20分解反应影响不显著。催化氧化乙醇结果表明：Ru/Ce02催化活性最高，可在160℃，GHSV=60，000 h-1条件下，实现对1000ppm的乙醇的完全氧化为C02，且在200h内活性不下降；而对于乙醇部分氧化成乙醛的反应，Ru/Ti02催化剂活性最高，在180℃，乙醛产率可达到88％。