WO3作为一种可见光半导体催化剂,具有光利用率高、稳定性好、易制备等优点,在光催化降解有机污染物、光催化裂解水等方面有着潜在的应用前景。为了进一步提高其光催化性能,本论文在前期的工作基础上,提出了利用二维材料具有大比表面积、暴露更多活性位点的特征,制备了大尺寸高质量的WO3纳米光催化材料,初步揭示了二维WO3的生长和调控规律,并通过助催化剂负载改善了WO3的光催化性能,结合多种测试方法,阐明了助催化剂的改性机理,本论文工作为制备高活性半导体光催化剂提供了研究基础。首先,本论文分别研究了水和乙醇两种溶剂对二维WO3纳米材料生长的影响,结果表明指出乙醇促进了表面活性剂与催化剂前驱体的结合,更有利于获得大尺寸二维WO3纳米片;对合成反应不同过程产物进行了研究,结果指出二维纳米片结构来自水解产物钨酸,最终的热处理虽然不影响产物的形貌,但会促使三斜相WO3的形成以及提高二维纳米片的结晶性;通过改变表面活性剂,本论文发现非离子型表面活性剂有利于促进二维WO3纳米片的生长;通过调控溶剂热的反应温度和保温时间,我们认为温度比时间对二维WO3纳米片的生长影响更大,高温溶剂热反应更有利于提高二维WO3纳米片的质量。其次,研究了二维WO3纳米片的光催化活性。通过光催化降解RhB实验,发现二维WO3纳米片的光催化降解活性与溶剂热反应温度有关,指出高温更有利于提高活性;利用结构测试方法,揭示了高温下二维WO3纳米片具有缺陷低、结晶性高的特点;基于光电流密度测试、荧光光谱测试分析,指明尺寸大、结晶性高的二维WO3纳米片具有更高的光生载流子分离性能,是其光催化活性高的重要原因;在此基础上,本论文对W03光催化反应的活性物种进行了研究,结果表明光催化降解RhB的主要活性物种是羟基自由基(·OH),其来源于光生空穴(h+)与表面吸附水的反应(h++H2O→ ·OH+H+)。最后,本论文通过Au、Pt、Ag助催化剂在二维W03纳米片上的负载,进一步提高了 W03的光催化活性。光催化性能表征实验指出Au、Ag、Pt三种助催化剂中,Pt助催化剂的改性效果最好,并提出了最佳的负载量;通过紫外-可见光漫反射谱和光电流测试,指出二维W03纳米片光催化降解活性提高的主要原因是助催化剂促进了光生载流子的分离,而不是光利用率的提高;此外,本论文还发现Pt助催化剂的负载,有利于提高二维WO3纳米片光催化剂导带电子的活性,为后续提高WO3半导体光催化剂性能的研究提供了基础。