一种纳米复合催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂领域，由固溶体氧化物、尖晶石氧化物和多级孔沸石分子筛组成，以质量百分比计，固溶体氧化物的含量为5％～40％，尖晶石氧化物的含量为5％～40％，余量为多级孔沸石分子筛。该催化剂的制备方法如下：1)制备固溶体氧化物A；2)制备尖晶石氧化物B；3)称取计量的多级孔沸石分子筛与步骤1)的固溶体氧化物A混合，研磨，压片成型，得固体C；将步骤2)的尖晶石氧化物B与固体C物理混合，所得样品即为所述纳米复合催化剂。该催化剂可用于固定床、浆态床或流化床中一氧化碳/二氧化碳气氛转化反应，具有优异的催化性能，产物分布呈低甲烷、低重质烃，低碳烯烃特别是乙烯选择性高的特点，且催化剂寿命长。

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