本发明涉及一种金属原子分散的催化剂及其制备方法和合成过氧化氢的应用，包括将含氮前驱体在空气中加热、保温，得到石墨相氮化碳；将缺陷引入剂与石墨相氮化碳在研钵中混合均匀，混合后放入坩埚中，在空气下加热、保温，得到经加温处理的混合料；将混合料水洗、过滤、干燥，得到富含缺陷的石墨相氮化碳载体；将富含缺陷的石墨相氮化碳载体与金属盐溶液混合、搅拌、过滤、干燥，得到金属原子分散的催化剂；该制备方法无需高温处理和强腐蚀性的原材料，操作简单，适用于多种金属原子，催化剂金属原子负载量范围广，且在光催化氧还原合成过氧化氢和电催化氧还原合成过氧化氢中的应用中，催化还原氧气合成过氧化氢量高。