本发明公开了一种丙烷脱氢ZnMgAl类水滑石基复合氧化物催化剂的制备方法与应用。该催化剂的制备方采用简单的共沉淀法，不同配比的Zn、Mg、Al三种金属的前驱物在碱液中共沉淀，经过过滤、干燥，焙烧后拓扑转变为不同Zn掺杂量的复合氧化物催化剂。该制备方法通过Zn的掺杂量调控Zn物种的分散度，包括晶格限域的高分散Zn物种，低聚的ZnOx物种和ZnO纳米颗粒，对ZnO基催化剂在丙烷无氧脱氢反应中的应用提供新思路，且催化剂具有较好的丙烷脱氢催化性能。例如：600℃时，高Zn掺杂量的催化剂丙烷单程转化率最高64％；低Zn晶格限域的催化剂具有极好的稳定性和较高的选择性94％。该催化剂具有成本低廉、制备简便和无毒无害的优势。