一种具有梯度孔的非均质复合陶瓷及制备方法。所述复合陶瓷由具有梯度孔结构的多孔支撑体以及涂覆在支撑体外表面的微孔滤膜层构成，多孔支撑体中的气孔孔径自内向微孔滤膜层依次递减形成梯度孔，最大孔隙介乎80-100um，最小孔隙介乎20-40um，制备支撑体的原料为金属陶瓷前驱体颗粒；支撑体外表面所涂覆表面微孔滤膜层中微孔孔径介乎2nm-5um，滤膜层的主体材质为莫来石纤维、氧化铝纤维、堇青石纤维或尖晶石型复合氧化物纤维中的一种。所述制备方法包括含梯度孔的金属陶瓷支撑体素坯制备、微孔滤膜在支撑体素坯上的涂覆以及烧结。本发明所提供复合陶瓷可用于高温烟气中PM2.5的直接过滤，并且其抗热震性能大大优于传统陶瓷过滤元件，且压降也较传统陶瓷过滤元件低很多，其制造成本远低于金属过滤元件。