二硫化碳（CS2）广泛存在于由煤、石油和天然气生产的化学气体中,即使在生产过程中产生1 ppm的CS2也会加剧生产过程中反应堆的腐蚀并造成催化剂的失活。因此,研发稳定高效的催化材料用于去除工业生产过程产生的CS2,是延长设备使用寿命以及保证工业高效生产的有效途径之一。具有高催化活性以及金属利用率的单原子催化剂有取代传统非均相催化剂在化学工业中主导作用的趋势。自单原子催化剂问世以来一直是催化学界的热门研究对象,对比于传统的非均相催化剂,单原子催化剂已经在氧还原反应、CO2催化还原转化、水煤气变换和光催化H2析出等多种常规化学反应中表现出优异的催化活性。然而,单原子催化剂在气态污染物净化和催化水解反应方面还少有研究。本论文以非常规高危害的有毒气体CS2为研究对象,采用不同的合成方法制备单原子催化剂,将单原子催化概念应用于CS2的催化水解脱除,成功制备的Fe-C/Al2O3单原子催化剂比金属氧化物为活性组分的Fe2O3-C/Al2O3具有更为优异的催化水解活性。本论文的研究包括以下几个部分:1、通过一步法将单原子成分的金属活性组分封装于硝酸盐与二甲基咪唑形成的封装前体中,制备的单原子催化剂前体通过高温焙烧热解而形成相对应的单原子催化剂。通过系统考察硝酸盐配体种类和含量、金属活性组分种类和含量、焙烧温度等因素的影响,成功制备具有CS2催化水解活性的无定形碳与氧化铝掺杂并包覆单原子的X-C/Al2O3催化剂（X=Fe、Cu、Pt、Pd）。实验结果为:乙酰丙酮铁:硝酸铝:二甲基咪唑=1:18:90（摩尔比）为Fe-C/Al2O3制备的最优比例,600℃为最优的焙烧温度。在最优的制备条件下,CS2的100%脱除效率可达270min,其催化水解活性远强于金属氧化物为活性组分的Fe2O3-C/Al2O3,并通过高角度环形暗场扫描透射电镜（HAADF-STEM）、同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）表征,证实了Fe-C/Al2O3催化剂的Fe单原子结构以及Fe Nx的配位形式。2、通过溶剂热法优化Fe-C/Al2O3催化剂。考察了溶剂热反应温度,反应时间以及焙烧温度的制备条件因素对催化剂活性及结构的影响。实验结果为:最优的溶剂热反应温度为160℃,反应时间为4h,焙烧温度为600℃。在最优的制备条件下,CS2的100%脱除效率提高至330min。BET、XRD、XPS等表征结果表明,采用溶剂热法制备的Fe-C/Al2O3单原子具有更优异的比表面积（336 m~2/g）和孔容（0.18 cm~3/g）,且溶解热法制备的催化剂Fe-C/Al2O3单原子催化剂的石墨化程度最佳且结构更为精细,以及在Fe-C/Al2O3催化剂中N以吡啶氮和吡咯氮存在,C以C-C和C-N存在时是提高催化的关键。3、考虑到制备的Fe-C/Al2O3催化剂工业应用问题,考察了反应温度、水含量、空速、进口浓度对CS2催化水解反应的影响,得到最有利于反应进行的工艺条件。实验结果表明:反应温度为150℃,相对湿度为12.5%,空速为3500 h-1,进口浓度为250mg/m~3时为最优的反应条件。