本发明属于催化剂材料技术领域，尤其涉及一种多相催化剂及其制备方法和应用。本发明将钴源、锰源、二甲基咪唑和水混合，进行水热反应，得到多相催化剂。本发明采用钴离子和锰离子作为活性组分，以二甲基咪唑为配体，将钴离子和二价锰离子同时与二甲基咪唑进行自组装配位，制备得到多相催化剂。本发明制备的多相催化剂中的活性位点钴和锰发挥协同作用，其中活性位点锰对亚硫酸镁有较强的吸附能力，同时锰的引入增加了活性位点钴对亚硫酸根的吸附和活化能力，能够较大程度上促进氧化镁法脱硫过程中亚硫酸镁的氧化，提高亚硫酸镁的氧化速率；根据实施例可知，与其他催化剂相比，本发明所述方法制备的多相催化剂具有更强的亚硫酸镁催化氧化性能。