本发明属于空气净化技术领域，公开了光催化净化气体用层叠薄膜光催化剂、制备方法及应用。该催化剂为非均相多层结构，基底之上均匀附着一层载体，载体之上均匀负载一层活性组分。采用化学气相沉积法将与载体相对应的载体前驱物均匀沉积于基底材料表面上，后可经焙烧处理，以形成载体薄膜；利用沉积‑沉淀法将活性组份负载于该载体薄膜上；经活化获得附着于基底的层叠薄膜光催化剂。将层叠薄膜光催化剂或其便利贴，置于空气气氛中，在一定温度、湿度和光照条件下，光催化脱除空气中的挥发性有机物。该方法可在室温、常压条件下使用，无二次污染和运行成本，适合室内外场所。该催化剂较传统粉末型光催化剂涂层，催化剂用量大大减小，成本显著降低。