本发明公开了一种分级多孔炭及其制备方法和应用，属于材料制备及应用领域。以柠檬酸钾或者柠檬酸钠中的一种或两种为原料A，柠檬酸钙、柠檬酸铁或者柠檬酸锌中的一种或两种以上为原料B，将原料A与原料B混合均匀，通过高温碳化，自我活化产生模板剂和活化剂，无需额外添加模板剂和活化剂，一步制得同时具有微孔‑介孔‑大孔三种孔结构的分级多孔炭，省去了二次活化步骤，制备方法简单，周期短，成本低，环境友好。通过调整原料的质量比，可以调节分级多孔炭中微孔、介孔、大孔的孔径及分布。制备的分级多孔炭孔径分布广、孔容和比表面积大、具有一定的石墨烯结构。利用得到的分级多孔炭制备的固相微萃取探针，实现了水体环境有机污染物的痕量检测。