本发明公开了一种氧化钼改性多孔生物炭材料的制备方法及其应用。将钼酸铵采用浸渍方式与多孔生物炭结合，氮气的保护下，煅烧，自然冷却，得到氧化钼改性多孔生物炭材料。本发明通过浸渍‑煅烧的方式形成大量的氧空位，钼活性位点的均匀分散，使得氧化钼改性多孔生物炭材料作为催化剂在催化氧化脱硫中表现出优异的性能，同时催化剂载体表面具有大量的极性基团，能有效吸附大极性氧化后的含硫化合物；制备工艺简单，原料来源广泛，能高效地降低燃油中难以脱除的二苯并噻吩类硫化物，缩短反应时间，同时也减少了催化剂用量，实现一步法去除二苯并噻吩，降低了工业应用成本，在燃油催化氧化脱硫方面具有良好应用前景的有益效果。