本发明提供了一种硫化钴基复合材料及其制备方法和应用，所述硫化钴基复合材料为CoS2@NC；所述硫化钴基复合材料的制备方法包括如下步骤：(1)使用沉淀法合成ZIF‑67前驱体；(2)将上述ZIF‑67前驱体转移至管式炉中，在惰性气体环境中进行煅烧，得到氮掺杂碳包覆的钴基纳米材料Co@NC；(3)将上述氮掺杂碳包覆的钴基纳米材料Co@NC作为Co源，取硫粉作为硫源，将二者充分混合后，在惰性气体保护下进行二次煅烧，得到所述硫化钴基复合材料。本发明制备得到的硫化钴基复合材料电化学性能良好、比表面积高、结晶性良好；应用于锂空气电池之中拥有较高的比容量以及循环性能，且制备方法简单，适合大规模生产。