本发明属于纳米传感材料技术领域，具体为一种用于甲烷检测的纳米传感材料及其制备方法、甲烷传感器。本发明的纳米传感材料由金属氧化物半导体材料和单分散的贵金属纳米颗粒组成，结构式为贵金属/meso‑金属氧化物；金属氧化物半导体材料表面具有介孔，单分散的贵金属纳米颗粒负载于金属氧化物半导体材料表面及介孔孔道中，且当贵金属纳米颗粒为合金时，其形貌为核壳结构。本发明在介孔金属氧化物半导体合成过程中原位负载单分散的贵金属纳米颗粒，对甲烷具有高的响应值、选择性和较短的响应/恢复时间；材料合成过程成熟稳定，便于工业化生产；甲烷传感器测试浓度范围大，对甲烷的检出限达到亚ppm级别，且设备便携、操作简单。