本发明涉及纳米纤维素纤维催化剂技术领域，尤其涉及能够催化降解4‑硝基苯酚的改性CNF膜及其制备方法和应用。所述改性CNF膜包括：纳米纤维素纤维、纳米CuO颗粒，所述纳米CuO颗粒原位生长在纳米纤维素纤维上，且纳米纤维素纤维表面接枝有胺基。本发明的改性CNF膜对可降解4‑硝基苯酚具有优异的催化降解能力，并且可以在短时间内高效的催化降解4‑硝基苯酚。