本发明主要涉及污染气体防治技术领域，具体涉及一种高效催化分解N2O污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法和应用。制备方法如下：将特定表面活性剂溶解于去离子水，加入无机酸，搅拌至混溶，加入过渡金属硝酸盐，反应至凝胶状，烘干得到干凝胶，煅烧，得到目标催化剂。所制得的催化剂10TX‑Co3O4拥有极高的低温催化活性，在300℃时对N2O的催化转化率达到了90％；并且在模拟硝酸厂尾气条件下(O2、NOx、H2O杂质气体与N2O共存)，依然具有较高的催化活性和稳定性(400℃，81％转化率)。本发明提供了多种高活性低温催化分解N2O催化剂，并为催化剂的后续设计及助剂的有效开发与利用提供了更广泛的思路。