过渡金属氧化物中，MnO₂由于具有多样的晶体结构和形貌特征从而呈现出特殊的理化性能，受到广泛关注，特别是在储能领域中有很好的发展前景。本文制备了两种晶型的MnO₂（α-MnO₂和γ-MnO₂）及其MnO₂/石墨烯纳米复合物，运用X射线衍射、红外光谱、比表面积分析、场发射扫描电镜、拉曼光谱对材料进行表征。运用恒电流充放电循环、交流阻抗方法测试化合物作为锂离子电池负极材料的电化学性能。以KMnO₄作为氧化剂，分别以MnCl₂4·H₂O和MnSO₄·H₂O为还原剂，采用水热法在不同反应条件下制备α-MnO₂。实验结果表明，两种方法均可获得棒状α-MnO₂。在电流密度为50mA·g^-1时，循环15周之后，以MnCl₂4`H₂O为还原剂制得的α-MnO₂的充放电容量分别保持在146.877mAh·g^-1和162.1mAh·g^-1，且循环性能略高，电荷转移电阻略小。采用水热法制备了具有良好结晶度的MnCO3前驱体，然后通过高温煅烧前驱体制备出具有高比表面积(184.514m²·g^-1)、细粒径的介孔γ-MnO₂纳米颗粒。在50mA·g^-1下循环15周之后，放电比容量可保持在130mAh·g^-1，随着电流密度的增加，容量有所降低，在100mA·g^-1、300mA·g^-1、500mA·g^-1下循环5周之后，放电比容量分别为239mAh·g^-1、215mAh·g^-1、190mAh·g^-1，优于棒状α-MnO₂的电化学性能。γ-MnO₂较小的粒径，可以扩大反应接触界面、缩短锂离子扩散距离以及在电极中与导电碳有更好的接触。通过Hummer法制备了氧化石墨，再经过微波剥离，制得石墨烯纳米片，然后通过回流原位复合方法合成了α-MnO₂/石墨烯纳米复合物。在本实验中，13.5wt%石墨烯添加量的复合物具有最优的电化学性能，15周循环之后，充放电容量分别为240mAh·g^-1和279mAh·g^-1，比α-MnO₂分别提高了94mAh·g^-1和117mAh·g^-1；电荷转移电阻为364.7，比α-MnO₂降低了91.2，交换电流密度从11.74mA·g^-1增加至14.68mA·g^-1。