一种分级结构多孔MoO2光催化剂微球及其制备方法，属于光催化剂微球及其制备方法。本发明的多孔MoO2光催化剂微球是由多孔的外壳和内部网状多孔的骨架构成；所述的方法以柠檬酸为燃料，仲钼酸铵为原料，水为溶剂，经磁力搅拌配置成混合溶液，然后通过超声喷雾将溶液喷到400～500℃的管式炉中，制备得到分级结构空心多孔MoO2光催化剂微球。本发明的制备体系具有工艺方法操作简单，原料廉价和经济可行等优点。利用本发明制备的催化剂具有特殊的分级结构，而且还具有空心多孔的形貌特征，粒径细小，分布均匀无团聚，微球直径在0.5～2μm之间，光催化性能良好，亲水性良好，有利于在光催化、水污染处理、锂离子电池、超级电容器、气敏传感器等领域的应用。