本發(fā)明提供一種過渡金屬氧化物電催化劑及其制備方法和應(yīng)用，方法包括以下步驟：將基底進(jìn)行前處理；將經(jīng)處理后的基底放入PE?ALD腔體中，設(shè)置PE?ALD程序，通入載氣，控制沉積在預(yù)定溫度下進(jìn)行，將加熱的過渡金屬源與加熱的氧源依次導(dǎo)入PE?ALD腔體中，在基底表面進(jìn)行循環(huán)沉積；沉積結(jié)束后，將PE?ALD腔體降至室溫，得到過渡金屬氧化物電催化劑。本發(fā)明通過利用PE?ALD方法，并調(diào)控循環(huán)過程中前驅(qū)體物料比制備了一種原子級(jí)平整且缺陷可調(diào)的電催化劑。所述電催化劑在原子級(jí)范圍內(nèi)可調(diào)缺陷，從而具有優(yōu)良的電催化性能，進(jìn)而使得含該電催化劑的鋰空氣電池的充放電極化程度得到有效地降低，容量、循環(huán)穩(wěn)定性得到大幅提升。