二氧化锰作为一种储量丰富、安全低毒以及性能优异的功能性材料在能源和环境等领域有着重要应用,因其价态丰富、表面氧原子活泼、形貌多样等特点在催化领域备受关注,发展绿色、可控的方法制备MnO₂及其复合材料十分有意义。本论文利用光能和无模板剂的方法来绿色合成锰基纳米材料,详细表征了材料形貌与结构,系统考察了制备条件的影响,深入探究了材料的形成机理,以选择性催化还原氮氧化物（NO_x）作为模型反应研究了其构效关系。获得的主要结果如下:（1）用光化学法合成了纳米分级结构水钠锰矿型MnO₂,并探究了其形成机理。在光照下向水溶液中注射滴加KMnO₄溶液制备出水钠锰矿型MnO₂,其为层状结构;提出如下两步的形成机理:即KMnO₄在光照下分解产生MnO₂,以及产生的MnO₂在避光条件下自催化分解KMnO₄继续生成MnO₂;三维分级结构的形貌和尺寸大小可通过改变KMnO₄的初始浓度、光照时间、光源类型和pH值等因素进行调控;这种无模板、绿色的合成方法可制备出MnO₂与碳纳米管的复合材料。（2）用光催化法合成了核壳结构MnO₂-（Co₃O₄）/TiO₂,研究了其形成过程,并探究了其选择性催化还原NO_x的活性及构效关系。核壳结构MnO₂-Co₃O₄/TiO₂的形成过程主要分为三步:首先,TiO₂在紫外光照射下产生电子空穴对,光生电子可还原MnO₄^-而在TiO₂表面形成絮状MnO₂;然后,在反应体系中引入Co²⁺,其迅速被光生空穴及MnO₄^-氧化而形成中间产物CoOOH并沉积在MnO₂上;最终,通过煅烧将CoOOH转化为Co₃O₄而形成核壳纳米结构MnO₂-Co₃O₄/TiO₂。催化还原脱硝实验结果表明,MnO₂-（Co₃O₄）/TiO₂催化剂比通过浸渍法得到的催化剂展现出更优异的低温活性,这主要归因于催化剂表面存在更丰富的MnO₂、表面活性氧、Ti³⁺物种和酸性位点。（3）无模板合成了三维介孔花状结构Mn_xCo_3-xO₄纳米球材料并用于低温催化脱硝反应。Mn_xCo_3-xO₄纳米球的比表面积最高可达143.7 m²/g,并提出其两步形成机理:首先KMnO₄与二价钴盐发生氧化还原反应产生MnO₂和CoOOH,然后通过煅烧形成Mn_xCo_3-xO₄固溶体。较为系统研究了不同合成条件（反应时间、温度、浓度、反应物比例、煅烧温度和钴盐前驱体的种类等）对Mn_xCo_3-xO₄纳米球形成过程的影响,发现Mn_xCo_3-xO₄纳米球可在宽泛的合成条件下获得,证明该制备方法简单、绿色和可控。选择性催化还原NO_x反应的结果表明,Mn_xCo_3-xO₄纳米球催化剂的工作温度窗口可低至75-325°C,得益于催化剂表面突出的氧化还原性能、强酸性位点和锰钴组分间紧密的相互作用。