本申请涉及一种改性多孔扩散层及其制备方法、电解池，所述改性多孔扩散层包括：基材；覆设在所述基材表面的底层，所述底层的材质包括含有第一金属氧化物和合金中的至少一种，所述第一金属氧化物中的金属元素包括Nb、Ta、Hf和Ti中的至少一种，所述合金中的金属元素包括Nb、Ta、Au、Pt、Hf和Ti中的至少两种；覆设在所述底层背离所述基材一侧表面的表层，所述表层的材质包括第二金属氧化物，所述第二金属氧化物含有非金属掺杂元素，所述底层的热膨胀系数介于所述多孔基材的热膨胀系数和所述表层的热膨胀系数之间。