一种生物质原位渗碳碳化钼催化剂的制备方法及其应用。包括以下步骤：（1）将四水合钼酸铵置于去离子水中溶解，然后向溶液中加入生物质粉末，通过磁力搅拌器搅拌使其充分混合；（2）将步骤（1）制备的混合物溶液在油浴中搅拌脱水，然后放入干燥箱中105℃烘干，使钼前体均匀负载于生物质上；（3）将步骤（2）干燥后的样品进行碾磨，然后在氢气气氛下快速升温进行渗碳反应，得到生物炭负载的碳化钼催化剂，冷却后在1% O2/N2中进行钝化。本发明使用木质纤维素原位热解产物作为高活性碳源和载体，可以提高渗碳效率，快速程序升温下即可有效对钼前体进行渗碳还原，实现了碳化钼规模化生产及利用。