本发明提出一种具有等级孔结构的泡沫反应器，包括含大量粗孔和大量细孔的等级孔泡沫结构，制备过程包括以下步骤；步骤S1、构建等级孔泡沫反应器物理模型；步骤S2、基于泡沫反应器设计用于的反应类型，构建反应器数学模型；步骤S3、利用反应类型对应的流体力学方法计算研究等级孔泡沫结构对反应器性能的影响；步骤S4、获得与反应类型所需换热性能相适配的等级孔泡沫反应器的最优结构参数；步骤S5、基于获得的结构参数，进行等级孔泡沫结构基体的精确制造；步骤S6、将反应活性位负载到等级孔泡沫结构的基体上。本发明通过调控其骨架形状以及结构参数，实现反应器内对流传热与传质过程的协同强化，抑制反应器内由于冷点或热点引发的性能下降现象。