本发明公开了一种单原子钴催化剂及其克级制备方法和应用，该方法首先使用醇热法将碳源和钴源形成前驱体，然后对前驱体进行高温烧制。该方法采用常见的三聚氰胺作为反应原料，使催化剂合成的成本低廉，原材料易得。该方法制得的单原子钴催化剂作为甲酸产氢催化剂时，产氢效率高且稳定，产生的氢气无污染、可回收，可替代化石燃料，是优秀的能源替代品。相较贵金属纳米催化剂和均相催化剂，该单原子钴催化剂不仅催化甲酸产出氢源，而且降低了催化剂的成本，该材料有利于进一步推动甲酸产氢工业化应用。