本发明涉及一种二氧化锰催化剂及其制备方法和在微生物燃料电池处理中的应用。具体制备方法是：将二氧化锰、导电碳材料和PVDF按照65∶20∶15的质量比混匀，然后向混合物中加入N-甲基吡咯烷酮溶剂直至能搅拌成糊状，再加入与N-甲基吡咯烷酮溶剂相同体积的8~12mol/L NaOH溶液，搅拌均匀后放入水热反应釜中，在温度为105~115℃，压强为1.0~2.9MPa的条件下反应11.5~12.5小时，反应完毕后冷却，取出糊状物即为制备好的二氧化锰催化剂。以本发明的二氧化锰催化剂作为微生物燃料电池的阴极电极的催化剂，相比于常规的微生物燃料电池，该二氧化锰催化剂能够提高微生物燃料的输出电压，并且以该微生物燃料电池电池处理渗滤液，能有效提高渗滤液中有机污染物COD、氨氮等物质的去除率。