本发明属于环境功能材料领域，公开了一种污泥/阳离子粘土多维碳纳米材料及其制备与应用。所述制备方法：(1)将剩余污泥和阳离子粘土，搅拌混合均匀，然后加入活化剂，搅拌活化，离心，干燥，研磨，过筛，得到活化的混合物；(2)在惰性气氛中或真空条件下，将活化的混合物高温热解，得到热解产物；(3)将热解产物进行酸洗，抽滤，冷冻干燥，得到污泥/阳离子粘土多维碳纳米材料。本发明所制备的材料具有类石墨烯和发达的多孔结构，是一种新型污泥基多维碳纳米材料，具有优异的电化学性能，能够应用于超级电容器电极材料。