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自20世紀70年代開始，研究者研發了大量的可用于催化分解N2O的催化劑，較多研究已經在實驗室中取得了理想的效果，目前已研發的催化劑依據活性組分的不同可以分為金屬氧化物催化劑、負載型貴金屬催化劑和金屬離子交換的分子篩三大類。金屬氧化物催化劑的催化活性較高，主要有過渡金屬氧化物(Co3O4、CoO、NiO) 、堿土金屬氧化物 (CaO、MgO) 和稀土金屬氧化物及其復合金屬氧化物等。

負載型貴金屬催化劑是較早用于分解N2O研 究的催化劑，并借助載體的大比表面積和活性組分的高分散性，得以適用于實際的工業過程。此類催化劑的活性受到活性組分和載體種類的共同影響。 目前常用的載體有 Al2O3、MgO、SiO2、TiO2 和 ZrO2等，常用的金屬有 Rh、Ru、Pd、Pt、Au 和In等。 分子篩催化劑多是以過渡金屬( Fe、Co、Ni、Cu、 Ru、Rh、Pd 等) 離子交換 ZSM-5、ZSM-11 以及X型 等分子篩而得到。 其中混合金屬氧化物催化劑活性較高且有較好 的熱穩定性，已經在工業過程中獲得實際應用。