本发明提供了一种由C12～C18烷基膦酸保护的磁性四氧化三铁纳米晶，磁性四氧化三铁纳米晶的直径为10～100nm，表面包覆有C12～C18烷基膦酸。本发明还提供该纳米晶的制备方法，以及该纳米晶作为催化剂在甲苯氧化制备苯甲醛中的应用。本发明整个工艺简单，适用于大规模生产且经济无污染。本发明提供的纳米晶作为催化剂在一定的反应条件下具有较高的转化率和选择性，反应结束后利用磁性可以简单而充分的分离，重复使用，且转化率选择性维持不变。