本发明公开了一种用于合成碳酸二甲酯的复合型催化剂，其特征在于：以有序纳米阵列结构氧化物为基底，通过溶胶-凝胶法将催化活性成分负载到纳米阵列氧化物基底上；其中所述纳米陈列为铝、锌、钛或硅纳米氧化物阵列；所述活性组分为H3PW12O40/CexTi1-xO2催化剂、有机锡催化剂、钛烷氧基化合物、铜镍合金、碱性催化剂及镍、钴、锰醋酸盐催化剂中的一种，其中X为0.1-0.9。结构有序、催化效果好。本发明还提供了用该复合型催化剂合成碳酸二甲酯的方法。