本发明涉及新能源和纳米材料技术领域，具体涉及一种制备高载量过渡金属单原子催化剂的方法。将过渡金属前驱体、2‑甲基咪唑、硝酸锌、蛋白胨和氮化碳前驱体在溶剂中混合。干燥后与无定形碳化催化剂混合均匀，置于管式炉中氩气氛中高温热解得到高载量过渡金属单原子催化剂。该方法利用蛋白质中的N、S、P等非金属元素对过渡金属原子的锚定作用、MOF材料的空间限域作用、氮化碳的缺陷锚定作用，共同促进高载量单原子催化剂的形成。制备的高载量过渡金属单原子催化剂对氧还原反应和析氢反应具有优异的电催化活性和稳定性，可作为高效燃料电池、金属‑空气电池、电解水制氢的阴极催化剂。