本发明公开了一种钯基催化剂及其制备方法与应用。本发明钯基催化剂是包括石墨烯和钯金属以及贱金属和/或银金属颗粒,所述钯金属与贱金属和/或银金属颗粒分散并原位结合在石墨烯表面上和/或层间隙中。其制备方法包括制备原位结合有贱金属和/或银金属颗粒的石墨烯和在石墨烯上进一步原位结合钯金属得到双金属合金颗粒的步骤。本发明钯基催化剂钯金属颗粒与贱金属和/或银金属颗粒合金化,有效提高单位质量Pd的催化面积以提高其催化效率,而且分布均匀,同时降低催化剂的成本。本发明方法能够有效降低催化剂生产成本,节约能源,保护环境,且可以量产。