本发明属于低碳烷烃脱氢制烯烃反应和介孔催化剂制备领域，具体涉及一种用于乙烷氧化脱氢反应的介孔氧化铝基双功能催化剂及其制备方法和应用。活性组分为Ni、Cr、Fe、Ce中的一种或几种，载体为介孔氧化铝。其中，双功能催化剂中的活性组分Ni或Cr可催化乙烷脱氢反应。乙烷氧化脱氢反应采用氧化亚氮作为弱氧化剂，氧化亚氮在活性组分Fe或Ce上产生的活性氧物种可实现氢的选择性氧化。该双功能催化剂具有长程有序的介孔结构，且活性组分高度分散。该催化剂通过溶剂蒸发诱导自组装法(EISA)合成，制备过程简单，容易重现。该催化剂应用于氧化亚氮氧化乙烷脱氢反应，具有较高的催化活性和稳定性。