本发明公开了一种多孔炭负载型单分子杂多酸催化剂及其制备方法和应用，该杂多酸呈单分子状态分散在多孔炭载体上，多孔炭载体具有由二维片状的炭材料组装而成的多孔蜂窝状结构。制备方法包括：将表面活性剂与去离子水混合，分散均匀得到溶液A；将杂多酸、碳水化合物与溶液A混合，经水热反应后得到中间产物；将中间产物在氮气气氛下进行煅烧处理，得到多孔炭负载型单分子杂多酸催化剂。本发明制备的多孔炭负载型单分子杂多酸催化剂，杂多酸以单分子状态均匀分散于多孔炭载体上，使得其活性位点可以被充分利用，因此具有优异的催化性能，尤其在脱氨反应、羟醛缩和反应、胺化反应、烷基化反应以及酯化反应中具有优异的催化活性。