本发明提供了一种CO2原位捕获还原及其与生物质氧化耦合的光催化剂及其制备方法和应用。该催化剂应用于光催化CO2还原‑生物质氧化的耦联反应中。该催化剂的制备是利用共沉淀、水热法、溶胶凝胶等方法合成层间含CO32‑的层状复合金属氢氧化物(LDHs)，化学式为[M1‑x2+Mx3+(OH)2]x+(An‑)x/n·mH2O；其厚度为20‑30nm，平均粒径为60‑90nm。再用NaOH/KOH选择性刻蚀的方法在LDHs的层板上制造金属离子空位缺陷，得到相应的催化剂。该催化剂用于光催化反应中，其特点是反应过程CO32‑被不断消耗，反应后催化剂能够吸收空气中的CO2进行复原，重复多次使用从而不断消耗空气中的CO2，实现CO2的直接捕获和有效利用。