本发明属于海洋工程混凝土结构金属材料的缓蚀技术领域，具体涉及一种Z型异质结阴极保护光阳极膜及其制备方法和应用。制备方法包括以下步骤：步骤一，对导电玻璃进行预处理，得到预处理后的导电玻璃；步骤二，采用水热法在预处理后的导电玻璃的电极导电面制备CoMoO4光阳极膜；步骤三，将经过步骤二处理后的导电玻璃依次放入铋源和硫源中浸泡，然后取出冲洗、烘干，冷却后，循环浸泡、取出冲洗、烘干和冷却步骤数次，进行离子层沉积，得到CoMoO4‑Bi2S3复合光阳极膜。本发明的光阳极膜可实现海洋工程结构的高效光电阴极保护，提升海洋工程构筑物的耐久性。