本发明公开了一种甜菜碱衍生物改性粘土及其制备方法和应用。将粘土与水配制成悬浮液，然后向悬浮液中加入甜菜碱衍生物水溶液，使得粘土与甜菜碱衍生物的质量比为1:0.01～0.2，再搅拌、离心，将沉淀冷冻干燥后，即得到甜菜碱衍生物改性粘土。本发明的甜菜碱衍生物改性粘土作为除藻剂安全、高效、稳定，同时，本发明对十六烷基磺基甜菜碱改性蒙脱土的结构进行了表征，明确了其结构，避免了传统的复配改性粘土结构不明确造成的除藻效果不稳定的局限，同时，本发明为新型高效改性粘土的研发提供了新途径。