本发明公开了一种多价锰氧化物填料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：步骤1、将大叶桉树叶提取物加入到高锰酸钾溶液中进行氧化反应，并搅拌最终形成悬浮液；步骤2、将步骤1中的悬浮液依次进行过滤和烘干得到烧结前驱体；步骤3、将烧结前驱体进行烧结制得多价锰氧化物填料。本发明中通过氧化反应与烧结反应之间的结合，制备出了同时含有Ⅱ价、Ⅲ价、Ⅳ价锰的多价锰氧化物填料，并且该填料呈疏松多孔状；另外，本发明中将氧化反应和烧结反应相互结合，降低了多价锰氧化物制备的工艺难度，在一定程度上利于后期产业化。