金属空气电池具有比能量高、价格价低廉、性能稳定等优点而受到青睐，但空气电池还存在氧还原速率低的问题。许多研究表明贵金属催化氧还原的性能相当好，但价格昂贵，商业化困难。由于MnO2其独特的多晶型结构，突出的物理化学性能、环境友好及价格低廉等优点使其成为众多研究的热点。目前MnO2已广泛应用于空气电池的阴极催化剂，但其催化活性不够高。为此，本文开展了商业电解二氧化锰(EMD)的改性研究，同时提出晶型和形貌可控的MnO2制备新方法，详细研究了制备材料的物理化学性能，并以锌空气电池为例研究其应用效果，得到如下结果:　　 EMD的改性研究。球磨法制备出一系列不同WO3含量的EMD催化剂，通过XRD和SEM等方法表征催化剂，结果表明EMD的衍射强度随着wO3添加量的增大而有所减弱，催化剂的孔隙率也有所变化。电化学测试结果表明，适当的添加WO3可以提高EMD的催化活性。　　 高锰酸钾在HNO3溶液中水热法合成二氧化锰催化剂。通过控制反应体系中的K+/H+浓度比值来控制合成产物的晶型及形貌，实验条件为al∶ Ck+/CH+=3.4;bl∶ Ck+/CH+=0.85; cl∶ Ck+/CH+=0.2。分别得到:δ-MnO2、α-MnO2和β-MnO2。产物通过XRD、FTIR、SEM和TG等方法表征。结果表明MnO2的晶型和形貌可以通过反应体系中的K+/H+浓度比值来控制。电化学结果表明三种催化剂的催化活性顺序为δ-MnO2≈α-MnO2＞β-MnO2。　　 反应体系对产物结构和性能的影响。通过KMnO4直接在硝酸中180℃下水热法合成β-MnO2，以及KMnO4和MnSO4·H2O在水溶液中140℃下直接加热合成δ-MnO2。前者为棒状的颗粒，后者为多孔笼状的颗粒。结果表明，多孔笼状的颗粒更适合于结构敏感的氧还原反应。　　 KMnO4与石墨在-5℃的硫酸溶液中反应制备MnO2。研究了不同浓度的硫酸对产物结构和性能的影响。硫酸浓度分别为1∶0.2 mol L-1、2∶5 mol L-1、3∶10 mol L-1和4∶浓硫酸。催化剂通过XRD、SEM、FTIR等方法表征，结果表明当酸浓度较低时，产物为层状的δ-MnO2;在高浓度的硫酸中，产物主要为α-MnO2。该条件下合成的催化剂的催化活性相当。　　 Co2+和Mn2+离子的影响。用Co(NO3)2·6H2O/MnSO4·H2O/KMnO4在0.25 molL-1 HNO3中水热法合成系列MnO2催化剂，探讨了Co(NO3)2·6H2O和MnSO4·H2O用量对制备催化剂中MnO2晶型的影响。XRD结果表明，Mn2+和Co2+的浓度均影响产物MnO2的晶型。反应液中只添加Co2+，Co2+的作用偏向于H+的作用，Co2+的添加有助于产物中的MnO2转为稳定的β态。加入Mn2+，产物MnO2向α态转变。SEM结果表明，Co2+/Mn2+的添加会影响其产物的形貌。添加大量的Mn2+，有助于合成棒状的颗粒，当溶液中添加Co2+浓度大于或等于Mn2+浓度时，产物为球形的颗粒状。电化学测试结果表明，Co3O4的掺杂明显有助于提高MnO2在碱性电池中催化氧还原能力。