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随着工业的不断发展，工业废弃物日趋增多，我们赖以生存的环境受到严峻考验。在这些工业污染物中，有机染料及重金属离子为两种主要的污染源。由于它们具有致癌、致畸以及潜在的基因诱变等特点，因此严重破坏土壤、水体等生态环境，危害人们的身体健康。如何有效去除工业废水中的有机染料及重金属离子已成为广大科研工作者所努力的方向之一。WO3具有较窄的禁带宽度(2.5-3.0eV)，通过掺杂和表面修饰其禁带宽度还可以进一步降低，拓展其光响应波长范围;WO3还具有无毒副作用、性能稳定等优点，因此WO3是一种极具潜力的可见光光催化剂。此外，WO3吸附速率快，可用于有机染料及重金属离子的吸附移除。但是目前WO3还存在制备效率低，光催化效率低，饱和吸附量不高、WO3纳米颗粒难从溶液相分离等问题，因此，研究高效短流程制备易分离的WO3基纳米净水材料具有重要意义及广阔应用前景。 本论文采用喷雾干燥法结合热处理制备了中空介孔WO3球（HMTTS）。当热处理温度为700℃，得到直径为1-2μm的HMTTS。WO3微米球由平均晶粒尺寸为119.8 nm的颗粒堆积而成，其平均孔径为45 nm。热处理过程中，由于晶粒之间的生长取向不同导致介孔的形成;不同热处理温度得到的晶粒尺寸经数据拟合得到不同温度下的晶粒生长模型，当煅烧温度低于700℃时，其动力学模型为lnD=-3726.5/T+8.6，而当煅烧温度高于700℃时，其动力学模型为lnD=-7518.7/T+22.8。所制备的中空介孔WO3球具有良好的光催化效果，经紫外光照射150 min，20 mg L-1的亚甲基蓝(MB)降解率为65.6％，降解MB的反应符合零级动力学方程。 采用共掺杂、构建异质结及贵金属沉积的方式对WO3纳米材料进行改性。通过喷雾干燥结合热处理制备N、S共掺杂WO3纳米颗粒，N、S共掺杂一方面使其禁带宽度变窄，另一方面使WO3表面部分W6+转化成W5+，氧空位能够成为光生电子的捕获中心，进而提高其光催化性能;当CS(NH2)2浓度为2g/L时所制备的样品较未掺杂样品，在紫外光照射下光催化活性提高127.3％，在可见光照射下其光催化活性提高168.0％。通过喷雾干燥法制备Na2W4O13/WO3异质结，通过能带结构计算发现，Na2W4O13具有更小的导带和价带位置，因此在紫外光光照条件下，Na2W4O13上的光生电子很容易转移到WO3表面上，而WO3上的光生空穴也很容易转移到Na2W4O13表面上，从而促使光生载流子的有效分离，在紫外光照射下Na2W4O13/WO3异质结的光催化活性较WO3样品提高74.5％。采用银镜反应制备Ag纳米颗粒负载HMTTS，负载Ag后禁带宽度从2.58 eV减小到2.35 eV，因而增加了对可见光的吸收率;同时负载Ag后有利于光生载流子的分离，在紫外光与可见光照射下，Ag/HMTTS的光催化活性分别为HMTTS的光催化活性3.5倍与3.1倍。 通过对反应物浓度的调控，可控制备出不同形貌及晶相的WO3水合物。所制备的介孔海胆状WO3·0.33H2O(S1)、花状WO3·H2O(S2)及片状WO3·H2O(S3)等WO3水合物表面具有丰富的O-H基团，使得S1、S2及S3具有优秀的吸附性能。通过对WO3水合物暴露晶面的原子排列分析，发现(101)与(101)作为S3暴露晶面是其具有良好吸附性能的重要原因之一。采用Langmuir等温吸附模型估算其对MB及Pb2+的最大吸附量分别为451.0 mg g-1与577.1 mg g-1。研究利用光催化降解的方式实现吸附剂的再生，吸附MB后采用紫外光照射的方法使其具有良好的再生性能，经过5次循环，去除率依然维持在98.5％。 采用准一级、准二级及粒间扩散动力学模型拟合分析S1、S2对MB及Pb2+的吸附行为。结果表明，S1、S2的吸附均符合准二级动力学模型，且吸附过程最初阶段(0-5 min)颗粒内部扩散为主要的控制步骤;随后阶段(5-120 min)颗粒内部扩散不是控制S1、S2吸附MB过程的唯一步骤，而是由膜扩散和颗粒内扩散联合控制。S1、S2对MB的吸附机理为静电吸附;S1、S2对Pb2+的吸附机理为静电吸附及离子交换。S1、S2对Pb2+的离子交换吸附机理实际上为固液界面反应，即Pb2+与WO3·0.33H2O，WO3·H2O反应生成PbWO4:WO3·0.33H2O+0.67 H2O+Pb2+=PbWO4+2H+WO3·H2O+Pb2+=PbWO4+2H+。