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本发明公开一种高分散脱氢催化剂、制备方法及使用方法,包括如下内容:高分散脱氢催化剂由(a)0.1~5份活性组分,(b)0.1~2份的选自稀土元素中的至少一种金属元素或其金属氧化物,(c)95~99.9份石墨烯材料组成;催化剂制备方法如下:将石墨烯分散在有机溶剂中,引入活性组分的金属盐,搅拌并加入一定量还原剂,之后微波处理,得到的不溶物经过滤、洗涤及干燥后,即得到高分散脱氢催化剂。此催化剂具有金属分散度高、尺寸小、载体无酸性,在用于低碳烷烃脱氢或有机液体储氢材料脱氢反应时,具有高活性和高稳定性。