本发明提供了一种表面单荧光分子介孔纳米传感器的制备方法及应用。其特征在于以下步骤:(1)以正硅酸乙酯(TEOS)和氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷(AEAPMDS)共同作为硅源,以无水乙醇和去离子水为溶剂,以氨水作为催化剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为导向剂,通过溶胶凝胶法合成表面氨基化的介孔二氧化硅颗粒;(2)以柠檬酸为原料通过酰氯法合成柠檬酰氯;(3)介孔二氧化硅颗粒表面的氨基与柠檬酰氯通过酰胺化反应合成表面单荧光分子介孔纳米传感器。本发明同时提供了该传感器在高效检测和吸附水溶液中汞离子的应用。