本发明公开了一种利用金属硝酸盐固相氧化改性纳米碳材料的方法，属于无机化学合成技术领域。该方法首先以金属硝酸盐作为前驱体浸渍纳米碳材料，然后将浸渍有金属硝酸盐的纳米碳材料通过高温焙烧方式进行固相氧化改性，改性后的纳米碳材料表面产生单一氧官能团C＝O。经本发明氧化处理后，纳米碳材料表面氧含量增加，且选择性地生成C＝O氧官能团，明显改善纳米碳材料在乙苯脱氢反应中的催化性能，提高烯烃的选择性。