本发明提供了一种天然气脱硫剂及其制备方法和应用，属于能源净化技术领域。本发明制备得到的天然气脱硫剂为表面富氧化复合金属脱硫剂，其具有丰富的表面醇类官能团和过氧官能团，吸附和氧化能力较强，一方面能够将H2S化学吸附在脱硫剂表面形成金属硫化物，另一方面，在脱硫剂表面的过氧官能团和Fe2+/Fe3+的相互作用下，将H2S氧化为单质硫；脱硫剂表面双金属的协同作用，能够提高Fe2+/Fe3+的循环转化效率，提高脱硫剂的使用寿命和抗硫中毒特性。实施例结果表明，本发明提供的天然气脱硫剂天然气中H2S脱除效率高于99％。