En este trabajo se empleó un método sencillo de síntesis de varios tipos de nanoestructuras cerámicas basadas en los óxidos de ThO2 y ZrO2. La estructura y propiedades de las nanopartículas se caracterizaron empleando diversas técnicas analíticas. El tamaño, forma y estructura cristalina se evaluó mediante Difracción de Rayos X (XRD) y Microscopías Electrónicas de Transmisión (TEM) y de Barrido (SEM), esta última acoplada a un analizador de Energías Dispersivas de rayos X (ED-XRS) que permitió también un análisis elemental. La composición molecular se puso de manifiesto mediante Espectrometría Raman, Espectroscopía de Infrarrojo con Transformada de Fourier (FT-IR) y Microscopía Confocal. Mediante Voltamperometría Cíclica se estudió electroquímicamente el comportamiento de las especies de arsénico presentes en las nanopartículas. Tras la síntesis y caracterización de las nanoestructuras, se evaluó la posibilidad de ser empleadas como adsorbentes de arsénico. Tras la optimización del proceso de retención, incluyendo su modelización matemática, se puso a punto un método de análisis para determinar arsénico en aguas mediante ICP-MS.