本发明公开了一种用于正丁烷直接脱氢制丁烯的纳米金刚石载铂催化剂及其制备方法和应用，属于有机化工原材料制备技术领域。本发明首先制备纳米金刚石载体，再通过甲酸钠还原的方法将Pt粒子负载在纳米金刚石上，得到所述纳米金刚石载铂催化剂。将所述纳米金刚石载铂催化剂用于正丁烷直接脱氢反应，催化剂的使用温度为400～500℃；催化反应条件为：空速1000～18000ml/g·h，正丁烷体积浓度1～5％，正丁烷与氢体积比1:(0.5～5)；该催化剂性能稳定，催化活性好，能在较低温度下有效催化正丁烷脱氢，对环境无污染，环保高效。