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本文采用溶胶-凝胶法分别制备了稀土金属(Y、Gd、Ce、Pr、Yb、Er、Dy、Ho、 Sm)掺杂Ti02,并利用UV-Vis、XRD、SEM和BET对Ti02粉末进行表征。同时将负载了Ti02的泡沫镍作为正极,碳棒为负极,在紫外灯或氙灯下对砷污染物进行光电催化降解,测试催化剂的催化活性。另一方面,采用密度泛函理论方法计算了稀土(RE=Y、Lu、La、Le、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb)掺杂Ti8016超晶胞,探讨了稀土金属掺杂对Ti02晶体结构、能带结构、态密度和电子结构的影响。催化剂粉末表征分析结果表明：稀土掺杂的Ti02在紫外光区的吸收系数都比P25和纯Ti02的大；在可见光区,相比纯Ti02,掺杂Ce, Pr, Sm, Gd, Ho或Er的Ti02的吸收系数都有不同程度的提高,而掺杂Y,Yb或Dy的Ti02的吸收曲线却几乎和纯Ti02重合。Ti02掺杂前后的结构都由锐钛矿相组成。稀土掺杂使Ti02粉末团聚更严重,但是颗粒明显变小。且掺Gd/TiO2的比表面积明显大于纯Ti02的。采用碱性染料法检测水中的砷含量,所得的标准曲线线性较好。光催化活性测试结果表明：同种催化剂吸附As(V)的量比As(Ⅲ)多。同种催化剂但不同的负载量对As(Ⅲ)的吸附量也不同,但吸附量不与负载量成正比。另外,稀土掺杂的Ti02紫外氧化能力都比纯Ti02的强,其中以Y/TiO2和Gd/TiO2的最佳。在催化剂负载量基本一致下,掺杂后的催化剂吸附As(Ⅲ)的量都比纯Ti02的大,最后除砷效率也都比纯Ti02的高,以Sm/TiO2和Ce/TiO2的最好。另外,Er/TiO2对As(Ⅲ)的光电催化氧化效果明显优于光催化氧化,前者几乎是后者的两倍,原因是施加电压能抑制光生电子和空穴的简单复合。计算结果分析表明：Y、La、Gd、Lu、Ce、Eu、Yb或Tb掺杂有助于提高Ti02的光催化活性；而Pr、Nd、Pm、Sm、Dy、Ho、Er或Tm掺杂,由于在价带顶和导带底之间形成了较多的杂质能级,可能成为光生电子和空穴的复合中心,故此类稀土掺杂浓度需要控制在较小的范围内。理论研究结果与周期表中稀土元素外层电子轨道排布规律一致,从而揭示了稀土元素掺杂的本质规律,指明了适量的稀土掺杂有利于提高Ti02光催化活性。