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TiO2由于具有化学性质稳定、抗光腐蚀、无毒和成本低等优点,在光转化和光催化领域具有广阔的应用前景。但是,Ti02的禁带宽度较大,需要在紫外光照射下才能表现出光催化活性。为了增强Ti02可见光吸收和提高Ti02光催化效率,本论文采用溶胶凝胶法制备了过渡金属第一过渡系24-30号过渡金属离子掺杂Ti02,利用X-射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)、比表面积测试等表征手段研究了Ti02晶体结构、光吸收性能,比表面积等性能。同时制备了泡沫镍负载型Mn掺杂Ti02作为正极,碳棒作为负极,以三价砷为目标氧化物,以紫外灯(主波长253.7nm)为光源,进行光电催化实验,测试催化剂的催化活性。Mn/TiO2的UV-Vis表征结果表明：催化剂制备过程,离子掺杂浓度取1.5%(摩尔含量),焙烧温度取500℃,焙烧时间均3h时光吸收性能得到最大改善。由过渡金属离子掺杂TiO2光谱吸收图可知,过渡金属离子掺杂Ti02后,可见光吸收相比于纯Ti02均有所增强,在500nm附近增强程度按Cr3+, Mn2+, Cu2+, Co2+, Ni2+, Fe3+, Zn2+)顺序递减。XRD测试结果表明：掺杂对催化剂晶型结构影响不大,掺杂前后催化剂都保持了锐钛矿晶型,掺杂后未出现掺杂离子的特征峰可能是掺杂量太小的原因。比表面测试结果表明各种催化剂比表面积的大小顺序为Cr/TiO2> Mn/TiO2> Ni/TiO2> Cu/TiO2>Co/TiO2>Zn/TiO2>Fe/TiO2。金电极溶出伏安法测三价砷所得标准曲线线性度较好,光催化活性测试结果表明：光电催化降解三价砷效果优于光催化降解,原因是通电可以阻碍光催化剂的光生电子和空穴复合；Mn掺杂TiO2后催化活性增强,原因是Mn掺杂后使Ti02比表面积增大,光吸收增强。用密度泛函理论方法计算研究了Mn、Cu掺杂Ti408,讨论了掺杂对Ti02晶体结构、能带结构、态密度、轨道和光学性质的影响。结果表明：Mn掺杂Ti02后价带变宽,导带发生较大下移,同时在价带和导带之间增加了杂质能级,使禁带宽度变小,电子激发需要的能量变小。同时进行了Mn掺杂Ti02的实验研究,实验测得的光谱吸收结果与理论计算结果一致,就是掺杂后可见光吸收增强,Cu掺杂后表现了和Mn掺杂类似的效果。过渡金属掺杂Ti16032超晶胞计算筛选出Mn为过渡金属最佳掺杂元素。