水污染已经成为了全球范围内的严重问题，水污染的治理越来越受到人们的重视。要彻底地解决水污染的问题有赖于水处理技术的不断进步，而水处理技术的进步又有赖于净水材料的不断发展。在这样的研究背景下，基于纳米材料的光催化技术和吸附技术在水体净化领域的应用研究受到了相当的重视。　　本论文着力合成了几种特殊结构的金属氧化物基纳米材料，研究了其光催化净水性能和吸附净水性能。针对水体中的有机污染物和有害微生物，制备了氧化钛基和氧化钨基的多孔结构空心球光催化材料;针对剧毒无机污染物砷，合成了多孔氧化镁纳米片吸附材料。具体开展的工作和主要结论如下:　　一:在无模板合成空心结构材料的方法中，发展了一种无氟条件下利用奥斯特瓦尔德熟化机制合成TiO2空心结构材料的水热法。发现HNO3可以起到替代HF作为奥斯特瓦尔德熟化导致剂的作用。随反应溶液中HNO3含量的增加，钛源水解产物逐步由普通形貌的团聚体转变为半球形、实心球形和空心球形结构。通过控制HNO3与钛源的相对含量，在一定的范围内可以线性地控制所得材料的晶粒尺寸，比表面积和总孔体积等重要参数。其中晶粒尺寸随HNO3含量增加而增加，比表面积和总孔体积随HNO3含量增加而下降。　　二:通过n-PrOH/H2O混合溶剂的使用，发展了一种无氟制备具有良好分散性的多孔TiO2空心球材料的溶剂热合成方法。所制备的氧化钛空心球具有非常良好的分散性，尺寸高度均一，球壳为多孔结构。空心球的大小在一定范围内可以通过反应物的浓度加以控制。样品中绝大多数空心球为单壳空心球，很少量为双壳空心球，仔细研究了单壳空心球和双壳空心球的形成过程。通过设计一系列合成实验研究了合成过程中溶剂的种类，酸的种类以及钛源的种类对产物的影响，发现了制备过程中的四项关键因素。进一步煅烧后，TiO2空心球材料比相应的实心球材料表现出更优异的紫外光光催化降解罗丹明B的性能。空心球结构所导致的多重反射对光更高效的利用是增强光催化性能的重要原因。　　三:在溶剂热合成的多孔TiO2空心球上，通过先还原Pd2+为Pd后氧化Pd为PdO的方法制备了一系列不同负载量的PdO/TiO2复合空心球材料。通过研究PdO负载对氧化钛空心球材料结构的影响说明了所负载的PdO纳米颗粒既存在于TiO2空心球的外表面又存在于其孔道结构中。PdO/TiO2复合空心球材料具有非常优异的紫外光光催化杀灭大肠杆菌的性能，且PdO/TiO2复合空心球材料的性能优于相应的Pd/TiO2复合空心球材料。负载的PdO纳米颗粒作为光生电子捕获剂可以有效地实现电子空穴对的分离，从而使得光催化性能得到了极大的提高，而PdO负载比Pd负载性能更好的原因可能是他们之间功函数的差异造成的。　　四:以i-PrOH/H2O混合溶剂为反应介质，发展了一种制备纳米片组成的WO3·H2O空心球材料的溶剂热合成方法。草酸与钨酸根形成的络离子作为前驱体可在混合溶剂中形成形貌良好的实心球，进而经历奥斯特瓦尔德熟化空心化为空心球。络离子前驱体水解同时形成了WO3·2H2O和WO3·H2O，随后WO3·2H2O逐步转化为WO3·H2O，从而得到纯WO3·H2O相的空心球材料。进一步通过在适当温度煅烧制备出了具有WO3（主相）和WO3·H2O（副相）混合相的空心球光催化材料，具有比纯WO3·H2O相空心球和WO3相空心球更好的可见光光催化降解罗丹明B的性能。WO3和WO3·H2O之间具有匹配的能带结构，在可见光照射下可以有效地起到载流子分离的作用，因此，WO3/WO3·H2O混晶效应应当是其具有增强光催化性能的主要原因。　　五:通过水热的方法制备了致密Mg(OH)2纳米片，煅烧后得到了多孔MgO纳米片材料，使比表面积增加了约10倍。所得MgO纳米片材料具有极高的As(Ⅲ)最大饱和吸附量，对其吸附机理的研究表明MgO对As(Ⅲ)的吸附不仅是简单的物理吸附，同时伴有化学吸附:在水溶液中MgO原位生成了Mg(OH)2，同时吸附As(Ⅲ)，并与之生成了一种“镁—亚砷酸”化合物。原位生成Mg(OH)2的高比表面积、高活性和“镁—亚砷酸”化合物的生成是其具有极高As(Ⅲ)最大饱和吸附量的原因。