本发明公开了一种碳纳米管表面分子印迹聚合物及其制备方法和应用。所述制备方法包括:取羧基化多壁碳纳米管,采用溶胶凝胶法合成二氧化硅包覆的多壁碳纳米管;利用硅烷偶联剂修饰所述二氧化硅包覆的多壁碳纳米管,获得烯基化多壁碳纳米管;在惰性气体保护下,将所述烯基化多壁碳纳米管、芦丁、丙烯酰胺混合,在引发剂和交联剂存在下进行自由基聚合反应,制得所述碳纳米管表面分子印迹聚合物。利用该碳纳米管表面分子印迹聚合物制备的电化学传感器,对芦丁有导电性好、选择性高、响应快、灵敏度强等特点,能够快速、有效地检测出样品中芦丁的含量。