本发明提供了一种咪唑类离子液体单原子催化剂的制备方法及其应用，结合咪唑类离子液体对单原子金属强的卡宾配位能力，在咪唑类离子液体中引入双键，通过交联共聚，采用预聚合/配位或预配位/聚合方法，在聚离子液体表面锚定单原子金属，制备一系列单原子催化剂。通过本发明的方法合成构筑结构稳定、反应活性高、选择性高、易分离的多相单原子催化剂，实现对金属的最大化利用，其应用于催化交叉偶联反应(Suzuki‑Miyaura反应，Sonogashira偶联反应、Heck偶联等反应中能够在更温和和更环保的反应条件下进行，对催化交叉偶联反应具有更高的催化效率和产物选择性。