本发明公开了一种改性碳纤维微电极的制备方法，包括碳纤维的表面活化、涂覆催化剂、气相沉积碳纳米纤维、沉积铜纳米颗粒和组装等步骤，本发明还公开了上述改性碳纤维微电极在检测氮氧化物浓度中的应用；本发明在碳纤维表面气相沉积碳纳米纤维，可增加碳纤维的比表面积，提高碳纤维和离子的接触概率，沉积的铜纳米颗粒可使碳纤维具有电还原作用，并且能够增强微电极重复使用的稳定性，从而构建出“电化学迁移和铜氧化还原”电化学作用下协同检测硝酸盐的碳纤维微电极，与现有碳纤维微电极相比，该碳纤维微电极具有检测灵敏度高、输出稳定、能耗低、检测速度快、操作简单且制备成本低等优点，可对空气中的氮氧化物进行实时检测。