本发明提供一种一步法制备甲基庚酮所用催化剂的制备方法及其应用，包括：(1)将水滑石、硒源、氮源、磷源、硫源按照一定质量比混合，经球磨、炭化工艺，制备缩合反应活性组分；(2)采用浸渍工艺，负载加氢反应钯活性组分；(3)采用双碳源气相沉积、刻蚀工艺对催化剂活性组分进行包覆，得到所述催化剂。以异戊醛和丙酮为原料，在氢气氛围下，在该催化剂催化作用下同时发生缩合/加氢反应制得甲基庚酮，具有高选择性、高转化率、简单易操作、可循环套用、对设备腐蚀小等优势，是一种合成甲基庚酮的绿色催化剂。