纳米光催化技术有望成为一种非常高效环保的污水处理技术。而开发高效、节能、环保、稳定的纳米光催化材料则成为该研究领域的重点。污水中除了含有大量难降解的有机物和无机物外,还含有大量有毒有害的微生物,因此开发具有光催化和抗菌双重功能的纳米光催化材料将更有利于在污水处理中的应用。六钛酸钾(K2Ti6O13,记为KTO)是一种具有良好化学稳定性和光催化活性的环境友好型纳米材料。用过渡金属掺杂的方法能为半导体光催化材料引入杂质能级,有效降低其电子-空穴的复合,是一种提高半导体可见光催化活性的有效方法。为了同时赋予KTO纳米材料可见光催化活性和长效抗菌的功能,本研究选用具有广谱抗菌功能的Cu、Zn、Ag作为掺杂金属,采用溶胶-凝胶与水热联合法成功制备了M（M=Cu、Zn、Ag）掺杂K2Ti6O13纳米材料（记为M-KTO）,并对所制备M-KTO纳米材料结构、物理性能、光催化性能和抗菌性能进行了系统研究。通过XRD、SEM、EDS、TEM和拉曼光谱分析表明:M-KTO纳米材料仍为单斜晶体结构,呈纳米线状,但掺杂金属M对纳米线的晶体生长有一定的抑制作用。金属M的离子通过取代掺杂进入KTO晶格,导致了一定程度的晶格畸变,由此形成的表面氧空位能有效降低电子空穴对复合,提高该材料在光激发下的量子效率。用紫外可见吸收光谱、比表面积分析仪、Zeta电位仪对M掺杂前后KTO纳米材料的光学性能、比表面积、Zeta电位等物理性能的测试结果表明:M掺杂均能不同程度地提高KTO纳米材料在可见光区的光吸收,其中Ag掺杂效果最为明显。M掺杂均对KTO纳米材料的晶体生长有不同程度的抑制作用,从而提高KTO纳米材料的比表面积;M掺杂前后KTO分散于水中的平均Zeta电位均低于-30 m V,这将有利于该材料在水中形成较稳定的分散体系,从而有效增大材料吸收光子以及与污染物的接触吸附表面。通过光催化实验结果表明M掺杂能有效提高KTO纳米材料在模拟太阳光下的光催化活性,并确定了Cu的最佳实验掺杂量为1.0 mol%,Zn的最佳实验掺杂量为0.1mol%,Ag的最佳实验掺杂量为0.1 mol%。通过研究反应物初始浓度、催化剂剂量和反应体系的p H值对M-KTO纳米材料光催化反应速率常数k的影响,建立了M-KTO纳米材料光催化反应体系一级反应动力学模型。通过体外细菌实验结果表明:M-KTO纳米材料较KTO纳米材料的抗菌性明显提高,表现出光催化和M金属离子协同抗菌作用,其中Ag-KTO纳米材料的抗菌性能最好,对大肠埃希杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均可高达100%。可见M-KTO纳米材料有望成为一种新型的环境友好型的具有光催化和抗菌双重功能的污水处理剂。