本发明提供了一种改性烟草添加剂及其制备方法和应用，以油酸包覆的Fe3O4纳米粒子为基本构建单元，在水包油的乳液体系中制备Fe3O4纳米超晶格微球，经过煅烧，油酸配体碳化，形成无定形碳包覆在粒子表面。刻蚀后得到介孔碳微球。高温石墨化后，介孔碳微球的石墨化程度被进一步提高，得到介孔石墨烯微球。再以介孔石墨烯微球为骨架，吸附活性物质前驱体，经诱导水解和高温处理后，得到所述改性烟草添加剂。本发明所述改性烟草添加剂不仅可以提高烟草的燃烧性，降低卷烟焦油量，减少气溶胶中高度关注物的生成，还可以提高卷烟香气，可使卷烟保持原有风格不变，又能增加烟气湿润感，降低刺激，明显提高喉部舒适性。