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本文采用溶胶-凝胶法、以泡沫镍为载体,制备了负载型Pt掺杂TiO2(Pt/TiO2)、Ni掺杂TiO2(Ni/TiO2)及Mn掺杂TiO2(Mn/TiO2)光催化剂,对样品进行UV-Vis、XRD等表征,以紫外灯(主波长253.7 nm)和氙灯(λ>420 nm)为光源,以甲基橙为目标降解物,采用单槽反应器,考察影响样品的光电催化性能的一些因素,如催化剂煅烧温度、煅烧时间、不同掺杂浓度等。并初步探讨了用掺杂改性TiO2光催化剂光电催化处理砷(Ⅲ),采用2’.7-二氯荧光素(DCF)作荧光试剂,激发波长(Ex)504 nm,发射波长(Em)523 nm下,测定痕量砷。通过目标物水溶液的相对荧光强度差值来表征砷的去除率。碘和2’,7-二氯荧光素(DCF)的最佳用量、体系的pH值以及体系放置时间等因素都对体系荧光强度值的稳定有影响。经500℃煅烧得到的粉末晶体TiO2为单一的锐钛矿相。煅烧温度对TiO2的光催化活性和晶体结构有较大影响:煅烧温度为500℃时,样品的光催化活性最高；煅烧温度为600℃时,体系中出现金红石相。当掺杂离子的掺杂量为1.5％(质量分数),煅烧温度为500℃,煅烧时间为3 h时,制备的掺杂改性TiO2可见光催化活性最佳,其光电催化降解甲基橙和砷的效果最显著。掺杂均能细化TiO2晶粒,提高其载流子的迁移率,有效抑制光生载流子的复合,使其光电催化能力得到了显著提高。制备的掺杂改性TiO2光催化剂在可见光下光催化活性顺序为:Mn/TiO2>Pt/TiO2>Ni/TiO2>TiO2。掺杂改性TiO2光电催化降解甲基橙,其降解反应遵循一级动力学反应规律,其光电催化降解反应速率常数比光催化降解反应速率常数大二倍,且存在明显的浓度效应。采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWPP)方法,模拟计算了Ni掺杂和Ni-N共掺杂TiO2对锐钛矿的晶体结构、能隙、态密度、光学性质等的影响,探讨掺杂有助于TiO2的光催化活性的因为。结果表明:掺杂后,TiO2禁带变小,使得吸收波长范围扩展至可见光区域,光生电子的激发效率提高,从而提高了光催化活性。这些计算结果很好地解释了TiO2掺杂在可见光下具有良好的光催化性能的内在因为。通过与实验结果对比分析,计算结果与实验结果一致。