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设计和合成在可见光区内有强吸收的高效光催化剂是利用太阳能光催化分解水制氢的关键。本论文重点研究了稀土和一些非金属掺杂WO3催化剂的制备及掺杂对WO3光催化活性的影响，取得了一些显著创新性成果，对制备高效光催化剂具有重要的参考意义。本论文有创新意义的研究结果如下：系统研究了系列稀土金属元素掺杂对WO3在可见光辐射下光催化分解水制氧的活性。首次采用固相烧结法制备了高活性的稀土掺杂的WO3系列光催化剂，其中Pr3+离子掺杂WO3光催化剂活性最高，当Pr3+离子的掺杂量为0.05％（wt.）、催化剂煅烧温度为600℃、煅烧时间为4h，在可见光（主频大于500nm的250WXe灯）辐射下光催化进行12h后，pr3+离子掺杂WO3光催化剂光催化分解水的活性比未掺杂的WO3的光催化活性提高了112％。通过采用XRD、SEM、XPS、DRS和PL光谱等测试手段对掺杂WO3光催化剂结构分析，发现稀土金属离子掺杂使WO3对可见光的吸收增强，同时晶格发生畸变，产生晶格缺陷，从而引起WO3晶体中电子浓度发生变化。稀土金属离子掺杂WO3光催化剂的活性大小次序为：Pr-WO3＞La-WO3＞Nd-WO3＞Y-WO3＞Sm-WO3＞Ce-WO3＞Dy-WO3=Yb-WO3＞Er-WO3＞Tb-WO3＞Gd-WO3＞pure WO3。稀土离子Y3+掺杂WO3光催化剂在掺杂浓度为0.05％时，紫外光催化分解水的产氧速率为200μmol·L-1·h-1，比WO3掺杂改性前产氧速率提高了24％；可见光催化分解水的产氧速率为161.3μmol·L-1·h-1，比WO3掺杂改性前产氧速率提高了73.4％，实现了在提高WO3可见光催化活性的同时也提高其紫外光催化活性的双重强化目标，上述效应文献鲜有报道。采用固相烧结法首次制备了非金属N、C、S、F掺杂的WO3光催化剂，以Fe3+为电子中继物考察了样品光催化分解水制氧的活性。实验表明，当非金属N、C、S、F掺杂量为2.0％（wt.）催化剂煅烧温度为500℃、煅烧时间为2h，光催化进行12h时，其紫外光辐射产氧速率分别为118μmol·L-1·h-1、171μmol·L-1·h-1、200μmol·L-1·h-1、207μmol·L-1·h-1，较WO3掺杂改性前产氧速率提高了-16％、22.2％、43％、47.6％；其可见光辐射产氧速率分别为83μmol·L（-1）·h-1、115μmol·L-1·h-1、148μmol·L-1·h-1、89μmol·L-1·h-1，较WO3掺杂改性前产氧速率提高了-14.9％、24％、59％、-8.2％，C、S掺杂同时强化了WO3的可见光和紫外光催化活性。采用第一性原理，基于DFT水平，计算了非金属元素掺杂对WO3半导体光催化剂能带结构和态密度的影响，从电子结构的变化揭示了非金属元素掺杂引起的光催化活性差异的原因。计算表明，C、S和F掺杂后WO3的费米能级进入导带，在原来的价带和导带之间出现新的能级，减小了WO3的能隙，有利于低频光子的被激发而使光催化活性提高，与实验结果相吻合；N掺杂后WO3的费米能级进入价带，在原来的价带和导带之间出现新的能级，减小了WO3的能隙，有利于低频光子的被激发而使光催化活性提高，但在实验中发现，2.0％的N掺杂使得WO3的光催化活性下降，这可能是N掺杂在减小WO3能隙的同时，为电子与空穴提供了新的复合中心所致。