本发明属于催化剂技术领域，尤其涉及一种复合锰氧化物及其制备方法和应用。本发明提供了一种复合锰氧化物，所述复合锰氧化物包括MnO2纳米线和MnO2块；所述MnO2块负载于所述MnO2纳米线上，所述MnO2纳米线和所述MnO2块的晶型结构均为α相。实验结果表明，本发明复合锰氧化物在催化NOx模拟废气中，催化转化率为90％所对应的温度窗口为94～332℃，窗口宽度为238℃，在低温下即可实现对NO的高效催化转化，工作温度远远低于商业催化剂。