本发明公开一种熔融盐法制备的富含氧空位的超薄四氧化纳米片催化剂及制备方法，将熔融盐、小分子有机胺以及表面活性剂体研磨均匀，充分混合，得到改性熔融盐体系，其中，熔融盐包括反应性熔融盐和惰性熔融盐；将钴盐与掺杂金属盐加入到改性熔融盐体系中，混合均匀后放入行星球磨机进行球磨，然后煅烧，水洗及甲醇清洗煅烧得到的产物，离心后烘干，得到富含氧空位的超薄四氧化三钴纳米片催化剂。本发明通过改性的熔融盐法，在较低煅烧温度和反应时间下一步得到富含氧空位的且厚度为1‑3nm的超薄四氧化纳米片，对室温下1ppm的低浓度甲醛去除率大于90％，且具有长效性。本发明步骤简单、且能构造大量的氧空位、产量高、易于放大。