本发明提供一种可选择性去除和富集重金属的三维水凝胶粒子电极，该三维水凝胶粒子电极包括富集层和嵌入在富集层的激发核，富集层为半互穿多孔网络结构，半互穿多孔网络结构由聚合物网络与贯穿在其中的传导线形成，该三维水凝胶粒子电极具有优异的电化学反应活性和稳定性、吸附选择性、结构强度。本发明还公开一种具有上述可选择性去除和富集重金属的三维水凝胶粒子电极的制备方法，通过磺胺化化过程将激发核与传导线连接，通过物理交联过程形成聚合物网络，由聚合物网络与传导线通过氢键作用形成具有半互穿多孔网络结构的三维水凝胶粒子电极。本发明还公开了上述三维水凝胶粒子电极的应用。