本发明涉及一种钴催化剂及其制备方法和在催化合成2,3,5三甲基苯醌中的应用。其载体为活性炭,金属钴为活性组分,且由不溶性碱土金属碳酸盐将其包覆负载在活性炭上。金属钴化合物和碱土金属氯化物在可溶性溶剂中溶解后,加入活性炭,滴入可溶性碳酸盐水溶液共沉淀于活性炭上,过滤后水洗至中性得到碳酸盐包覆的钴催化剂。在溶剂中,加入原料2,3,6甲基苯酚,钴催化剂和氧气,加热反应得到产物2,3,5三甲基苯醌。本发明反应过程绿色环保,催化剂成本低,制备方法简单,催化剂稳定性好,且具有较高的活性和选择性,催化剂可实现多次重复使用,适宜工业化生产。