本发明公开了一种纤维素基层次多孔碳材料的制备方法及其应用。该方法包括以下步骤：(1)将漂白亚麻浆进行打浆，打浆度为60～90°SR，然后离心脱水，使其固含量为30～50％，得到高打浆度亚麻浆纤维；(2)将氢氧化钾、尿素和高打浆度亚麻浆混合均匀后加水溶解，再烘干水分，得到KOH/尿素/亚麻浆纤维素基前驱体；(3)将KOH/尿素/亚麻浆纤维素基前驱体在真空条件下进行高温碳化，然后用盐酸刻蚀、水洗、抽滤，最后真空干燥，得到纤维素基层次多孔碳材料。本发明利用氢氧化钾和尿素产生协同作用活化碳材料，制备高比表面积的层次多孔活性炭对水体重金属离子的吸附具有显著的效果，可应用于重金属离子吸附及电极材料等领域。