本发明公开了一种二维金属碳化物材料作为乙苯直接脱氢反应催化剂的应用，属于乙苯直接脱氢反应用催化剂技术领域。将所述新型二维金属碳化物材料作为乙苯直接脱氢反应的催化剂，在无水蒸气保护的条件下催化乙苯直接脱氢生成苯乙烯，催化剂的使用温度为300~700℃；催化反应条件为：空速1000~18000 ml g-1 h-1，乙苯体积浓度0.5- 5%；该催化剂性能稳定，催化活性高，选择性高，在反应过程中不易积碳，无需水蒸气保护。