本发明公开了一种用于低碳烷烃氧化脱氢制烯烃的催化剂、其优化方法和应用,属于工业催化技术领域。该用于低碳烷烃氧化脱氢制烯烃的催化剂为固体非金属催化剂,由氮原子和硼原子构成,为sp2或sp3杂化的六方氮化硼、立方氮化硼、菱方氮化硼,呈现氮化硼晶体结构。经表面官能化(优选羟基化)可优化催化剂表面结构。催化剂用于单一组分及多组分低碳烷烃氧化脱氢制烯烃反应,烷烃转化率和烯烃选择性高,生成的CO2含量小于5%。与现有技术相比,本发明的催化剂无需负载其他金属/金属氧化物等活性组分,工艺简单,可显著提高烯烃收率,催化剂长期稳定性好,CO2排放极少,具有良好的工业开发应用前景。