本发明公开了催化分解N2O的稀土掺杂钴基催化剂及其制备方法和应用，解决了现有技术中纯Co3O4法满足N2O直接催化分解需求的技术问题。催化分解N2O的稀土掺杂钴基催化剂，包括Co3O4和掺杂于Co3O4中的Tm。催化分解N2O的稀土掺杂钴基催化剂的制备方法，包括以下步骤：获取可溶性钴盐、可溶性铥盐、尿素、柠檬酸的水溶液；对水溶液进行热处理直至形成溶胶；对溶胶进行干燥处理；对干燥后的溶胶进行焙烧处理，即得到催化剂。N2O的净化方法，采用上述的催化剂，或采用由上述的制备方法制备得到的催化剂。