本发明提供一种微生物基生物炭、微生物基单原子铁催化剂及其制备方法与应用，利用含氮量高的微生物作为生物炭的前体，微生物相比于植物而言，富含更多的杂原子如N、O、P等，可获得大量C‑N结构，再利用化学方法将过渡金属铁负载在其表面，制备得到了一种微生物基单原子铁催化剂，催化剂在碳化过程中，Fe物种不会发生团聚形成铁氧化物，而是以铁单原子的形式和N、O等原子均匀分散在微生物基生物炭表面，并且在铁的周围分布着丰富的氮，构成了Fe‑C‑N活性中心，从而得到了高氧还原催化活性、耐甲醇性和稳定性的生物复合单原子铁材料，且制备材料价格低廉，工艺简单，催化性能优于商业的铂碳催化剂，具有替代贵金属催化剂的潜力。