N2O作为工业废气与机动车尾气排放出的氮氧化合物之一,会造成温室效应。光催化分解是消除N2O的一种重要手段,因此设计并开发出一种能够高效光催化分解N2O的催化剂是十分重要的,而从原子尺度上对反应机理和催化作用本质进行研究可以为新型高效光催化剂的开发提供重要的科学与理论指导。本论文通过密度泛函理论对N2O在CeO2、TiO2与Bi VO4一系列过渡金属氧化物催化剂上的光催化分解反应进行了研究。构建了一系列不同CeO2、TiO2与Bi VO4模型,包括CeO2（110）、（111）和2x1重构的（110）,TiO2（101）与（001）以及Bi VO4正交晶（002）和单斜晶（011）的纯净与缺陷晶面模型,从原子尺度上对催化剂不同晶面的作用进行了解释,并深入探讨了催化剂表面晶面对吸光性质、电子迁移与N2O光催化分解机理的影响,主要工作的研究总结如下:（1）分别在CeO2（110）和（111）两个晶面上研究了N2O的光催化分解。两个晶面的在对紫外-可见光吸收差异可以忽略不计;激发电子无论在（110）晶面还是在（111）晶面都更倾向于定域在表面而不是体相内部,但会受到氧空位附近Ce3+的库仑斥力,激发电子在（110）表面上的迁移能垒也略低于（111）晶面,表明（110）晶面上具有较高的电子的迁移能力。从对N2O在CeO2（110）和（111）晶面的光催化分解机理研究中发现,在纯净的CeO2晶面,由于N2O的反应能量过高其难以分解;当CeO2晶面存在光激发电子或额外电子时,反应能则会显著降低,这与N2O分解后O的电子态有关:负电荷越多,解离O越稳定,相应的放热反应能越高。（2）研究了具有不同位置O空位的缺陷CeO2-x（110）晶面的光催化性能,以及N2O的光催化分解过程。由于CeO2-x本身具有相似的带隙值,O空位的位置对光吸收的影响可以忽略不计;然而O空位位置则会影响了额外电子或激发态电子的定域和迁移,使得电子可能会定域在体相内部,而不转移到表面参与反应,从而影响光催化性能。在N2O的光催化分解反应中,不同位置的O空位会通过改变相邻Ce的配位来影响反应,当O空位越靠近表面时,越有利于N2O的催化分解。（3）2x1重构作为CeO2（110）表面的一种常见现象,通过N2O在CeO2（110）-2x1重构晶面的光催化分解研究了其光催化性能。在近紫外光和可见光区域,重构晶面相比未重构晶面具有更强的光吸收能力,这表明其将会产生更多的光生载流子。在CeO2光催化分解N2O反应中,CeO2（110）-2x1重构晶面不仅展现出了CeO2（110）晶面的特征,还展现出了CeO2（111）晶面的特征,其催化分解能垒与CeO2（110）晶面基本一致。考虑到重构晶面在相似的光化学反应性能下具有更好的光吸收性能,由此可以认为CeO2（110）-2x1重构晶面具有更强的光催化能力。（4）研究了锐钛矿TiO2（001）和（101）晶面上N2O在有无激发电子的情况下分解成N2的过程。在对其吸收光谱研究中发现,（001）晶面表现出了更好的吸收性能;而在激发电子迁移的则受不同晶面的影响比较小。在化学反应中,没有光激发的情况下,N2O在纯净的TiO2表面难以分解。相比之下,在TiO2表面存在光激发电子或O空位时,反应能显著降低。这表面O空位和激发电子的存在可以显著的促进N2O的催化分解。（5）通过水热法设计并合成了一系列不同晶型和晶粒尺寸的Bi VO4半导体光催化剂,其光催化活性进行了研究。结果表明,具有更多O空位的150℃下制备的单斜晶型Bi VO4对可见光的吸收能力最强,且光生载流子的分离效率最高,25℃下照射12 h后N2O转化率达到26.7%。并利用DFT+U计算,阐明了这些光催化剂上N2O分解的反应途径,解释了氧空位对催化剂光催化性能N2O分解的影响,随着O空位的生成带来了额外电子,降低活化能位垒。