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纳米材料形貌和结构设计和有效调控一直是化学合成面临的重大挑战。半导体纳米三氧化钨（WO3）因其丰富的晶型及特殊的电子结构在光电领域具有广泛应用。目前尚未有纳米WO3非线性光限幅性能方面的报道,尤其是从结构角度揭示其非线性光限幅性能与形貌间构效关系的研究,这对于拓展纳米WO3在非线性光学领域的应用具有重要推动作用。本课题采用水热法,通过改变工艺参数如结构导向剂、pH值、前驱体浓度比等,制备不同形貌、维度的纳米WO3。在此基础上,利用柠檬酸钠还原氯金酸实现金纳米颗粒在WO3纳米线上的均匀负载。采用场发射扫描电镜、透射电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪、同步热分析仪及紫外可见吸收光谱等对纳米WO3及其复合纳米结构的形貌、组成、结构和线性光学性质进行系统表征,并通过开孔Z-扫描法研究了不同形貌和维度的纳米WO3及其复合纳米结构的非线性光限幅性能,探讨其作用机理。得到以下结论:通过改变前驱体中钨酸钠和盐酸的浓度比,制备了0维纳米球、1维纳米棒及2维纳米片三种纳米WO3。其中,纳米球为八面体WO3·0.33H2O结构,纳米棒和纳米片为六方结构WO3。三种维度的纳米WO3均具有良好的非线性光限幅性能,其限幅机理均为由自由载流子吸收引起的反饱和吸收,且纳米WO3的维度影响其非线性光限幅性能。通过改变pH值及结构导向剂,制备了WO3纳米线、方形纳米片及纳米花。所获得纳米线和纳米花物相结构均为六方结构WO3,方形纳米片为正交晶系WO3·H2O。开孔Z-扫描结果表明,三种纳米WO3具有良好的非线性光限幅性能;相比于正方纳米片及纳米花,纳米线具有更优异的非线性光限幅性能;纳米线、方形纳米片及纳米花的非线性光限幅效应均由非线性吸收和非线性散射共同作用引起。利用柠檬酸钠还原氯金酸实现尺寸均一的Au纳米颗粒在WO3纳米线上均匀负载。Au纳米颗粒与WO3纳米线之间未产生化学键合,但Au纳米颗粒的引入使WO3纳米线的带隙变窄。WO3纳米线在负载Au纳米颗粒后非线性光限幅性能明显增强,由Au纳米颗粒的非线性散射以及复合物之间的电荷转移引起。采用两步法水热合成由纳米棒自组装而成的六边形片状WO3结构,其为正交结构的WO3·0.33H2O;自组装使WO3的能带性质发生改变,由间接带隙变成直接带隙且禁带宽度变窄;开孔Z-扫描和光催化结果表明,六边形片状WO3微结构具有良好的非线性光限幅性能和优异的光催化性能。以上结果为开发具有特殊结构的纳米WO3提供理论依据和实验基础,并为拓展WO3纳米结构在非线性光学领域和光催化领域的应用具有重要的促进和推动作用。