本发明提供了一种纳米钴催化剂、制备方法及其在烯烃氢酯基化反应中的应用，属于催化剂技术领域。本发明的纳米钴催化剂包括活性金属钴和氮掺杂纳米碳材料，通过配位作用形成钴‑氮活性位点；所述活性金属钴均匀分散于氮掺杂纳米碳材料表面。本发明是以三聚氰胺和三聚氰酸同时作为碳源和氮源，通过调变加入醛/醇的种类、数量和聚合条件，从而制得本发明纳米钴催化剂。本发明使得制备的纳米钴催化剂结构可控，显著提高了催化活性以及催化稳定性。本发明的催化剂用于烯烃氢酯基化反应中，催化性能优异，易分离和循环套用。