本发明涉及一种Mo改性Y分子筛在碳四烷基化反应中的应用。Mo改性Y型分子筛催化剂可通过浸渍负载、离子交换以及原位合成获得。碳四烷基化反应为异丁烷与丁烯的烷基化反应，其反应温度范围为60‑90℃，优选70‑80℃；压力范围为1.5‑3.0MPa，优选2.0‑2.5MPa；总丁烯计的重时空速0.02‑0.2h‑1，优选0.05‑0.1h‑1；烷烯比范围50‑300，优选范围90‑250。本发明制备的Mo改性Y型分子筛能够明显改善Y型分子筛的碳四烷基化反应性能，延长反应寿命、提高产物的平均辛烷值。