本发明公开了一种2D片层结构二氧化硅基脱硫催化剂及其制备方法。将2D片层结构二氧化硅作为载体，在2D片层结构二氧化硅上枝接含氨基的化合物，得到氨基改性的2D片层结构二氧化硅，再以杂多酸为催化剂活性组分，将杂多酸分子锚定在氨基改性的2D片层结构二氧化硅表面上，制得杂多酸固载的氨基改性2D片层结构二氧化硅催化剂。本发明具有原料廉价易得，制备方法简单；作为具有催化和吸附的双功能催化剂，省去了萃取工段，简化脱硫工艺，减少工业应用成本；本发明的2D片层结构提供了可接近的开放传输孔道，加速物质传输，粒径适宜，提供了更多的催化活性中心和吸附位点，缩短反应时间，高效去除燃油中难以脱除的芳香族硫化物。