本发明公开了一种复合脱氢催化剂及其制备方法与应用,涉及催化化学领域,该复合催化剂由KL分子筛负载单原子Fe催化剂和Li2FeSiO4组成。本发明将上述复合催化剂应用于二乙苯脱氢反应中,单金属原子Fe和载体KL分子筛之间的强相互作用,不仅稳定了单原子Fe的分散性,而且大大提高了其催化性能。该催化反应速率快,催化剂活性和选择性高,具有良好的工业化应用前景。