二氧化锰因其来源丰富,形态多样,价格低廉,循环稳定性高,环境友好,含有较多活化中心等优点成为催化氧还原反应（ORR）的首选材料。石墨烯衍生物改性的α-MnO₂是一类非常有吸引力的复合材料,可以在多种环境条件下催化电化学反应。本课题以天然鳞片石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,通过超声剥离得到氧化石墨烯（GO）。通过调控水热反应温度制备不同形貌α-MnO₂与α-MnO₂@石墨烯衍生物纳米复合材料。利用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼（Raman）光谱、比表面积（BET）、孔径分布（BJH）和扫描电子显微镜（SEM）等测试方法对产物进行物相和形貌表征。应用紫外可见分光光度计（UV-Vis）表征GO水热反应前后的变化。采用旋转圆盘-环盘电极技术测试α-MnO₂与α-MnO₂@石墨烯衍生物纳米复合材料催化氧还原反应活性的电化学性能。选取孔雀石绿和龙胆紫两种染料用于分析α-MnO₂和α-MnO₂@石墨烯衍生物复合材料在催化H₂O₂分解降解染料过程的催化性能。本课题主要研究结论如下:GO在水热反应温度为100℃时依旧保持其本性,当温度为140℃和180℃时GO被还原为还原氧化石墨（rGO）;当固定MnSO₄·H₂O和KMnO₄物质的量比为1:1时,水热法在三种温度下制备的MnO₂均为α-MnO₂纳米晶相;水热温度100℃合成的α-MnO₂@石墨烯衍生物（100-4-G）催化ORR时电子转移数为2,而其他五种材料（100-4、140-4、180-4、140-4-G、180-4-G）催化ORR时电子转移数为4。六种材料对于催化H₂O₂分解降解染料两种染料脱色率高达100%,100℃合成的α-MnO₂@石墨烯衍生物对两种染料降解效果最好;对于催化H₂O₂分解降解染料的效果,α-MnO₂@石墨烯衍生物均比α-MnO₂要好。此外,六种α-MnO₂催化剂再次用于催化H₂O₂分解降解染料的反应中,其催化效果与第一次使用时相比基本没有降低,说明α-MnO₂催化剂的催化稳定性较高。由于α-MnO₂和GO、rGO的协同作用,100℃合成的α-MnO₂@石墨烯衍生物表现出较好的催化活性,可作为潜在的ORR催化剂。