本发明公开了一种复合碳化物催化剂及其制备方法和应用,将Fe、Mo氧化物或混合氧化物前驱体研磨后,置于不同碳化气氛中,升温碳化;Fe氧化物前驱体于300?450℃下,CO/H2气氛下,还原碳化处理,N2气氛下冷却至室温,O2/N2钝化处理,得粉末碳化物A;Mo氧化物前驱体或不同配比Fe、Mo混合氧化物前驱体于C/H2碳化气氛下,650?800℃还原碳化,N2气氛下冷却至室温,O2/N2钝化处理,得粉末碳化物B或粉末Fe?Mo复合碳化物C;催化剂的Fe/Mo/K摩尔组成为50~60:30~55:3~15。本发明用于合成气制烯烃反应,具有反应温度宽泛,活性和烯烃选择性高,产物分布范围窄的特点。