三价砷（As（Ⅲ））的氧化是处理水体中砷污染的关键技术,而光催化氧化技术一直是倍受关注的研究热点。但是,As（Ⅲ）在光催化剂表面被氧化的机理缺乏系统的研究与证明。多金属氧酸盐（POMs）由于其特殊的氧化还原特性和光响应能力,成为了一种具有极大潜力的光催化氧化As（Ⅲ）的材料。因此,本文以最典型的keggin型多金属氧酸盐磷钨酸（PTA）作为研究对象,从磷钨酸（PTA）光催化氧化As（Ⅲ）的机理出发,由简单到复杂,分别对磷钨酸（PTA）、磷钨酸/异丙醇体系（PTA/isopropanol）和磷钨酸-二氧化钛（PTA-Ti O2）材料光催化氧化砷的性能与机理进行了探究。通过实验探究和模拟计算相结合的方法,首次提出了磷钨酸光催化氧化As（Ⅲ）的“五步氧化机理”。首先,本文以PTA和PTA/isopropanol体系光催化氧化As（Ⅲ）时,发现氧气（O2）含量的多少和H-位点的有无均对反应产生了重要的影响。不同的是,在PTA体系中,羟基自由基（·OH）在氧化As（Ⅲ）的过程中起决定性作用;而当向系统中引入异丙醇后,即在PTA/isopropanol体系中,氧化As（Ⅲ）的活性物质则转变为过氧化物（-OOH）,且伴随着还原性W5+的产生。其次,本文根据实验结果和DFT计算提出了光催化氧化As（Ⅲ）的“五步氧化机理”,该机理包括以下步骤:（1）O2分子在PTA分子表面H-位点的吸附,且该过程的吸附能为-8.20 k J/mol,属于物理吸附。（2）在紫外光照的条件下,吸附态的O2分子能够被活化为活性-OOH基团,该过程的反应能垒为116.46 k J/mol,由紫外光照提供。在该过程中伴随着还原性W5+的生成,且该还原性W5+能够促进O2分子的吸附且降低反应能垒。（3）催化剂表面的活性-OOH基团与As（Ⅲ）分子结合形成HOO-As（Ⅲ）复合物。该过程伴随着催化剂表面-OOH基团的解离和O=As双键的形成。在该过程中As（Ⅲ）分子的孤对电子向HOO-As（Ⅲ）复合物中的O-O键转移,使As原子的价态升高,削弱HOO-As（Ⅲ）复合物中的O-O键,使其容易发生断裂。（4）HOO-As（Ⅲ）复合物中的O-O键断裂,生成As（V）分子和-OH。该过程的反应能垒仅为17.54 k J/mol,在常温常压下即可发生。（5）在酸性条件下催化剂还原。再次,从提升工业应用潜力的角度出发,本文通过水热法合成了最大暴露面为（001）晶面,边长约为20-50 nm的Ti O2纳米片,且成功实现PTA分子在该Ti O2纳米片上的负载。且通过一系列表征可知,PTA负载量的多少能够极大地影响催化剂表面的电化学性质。除此之外,通过对PTA-Ti O2复合材料的DFT计算可知,PTA分子是通过Ti-O-W键连接在Ti O2纳米片的表面的,且对PTA-Ti O2复合材料的功函及电荷分差计算显示,该Ti-O-W键是由电子从Ti O2基体表面和PTA分子内部流向PTA与Ti O2基体表面接触的端O所形成的。最后,本文比较了不同体系光催化氧化As（Ⅲ）的机理,发现相比于Ti O2纳米片基体,当在其表面引入PTA分子形成PTA-Ti O2复合光催化材料后,光催化氧化As（Ⅲ）的机理发生了改变,在PTA-Ti O2材料表面形成的过氧化物（-OOH）成为了氧化As（Ⅲ）的主要活性物质,该机理与PTA/isopropanol体系基本一致。在该过程中,仅有还原性W5+的生成需要紫外光照的辅助,而还原性W5+活化O2生成过氧物质（-OOH）以及其氧化As（Ⅲ）的过程均可自发进行。总的来说,本文从光催化氧化As（Ⅲ）的机理出发,通过实验和模拟计算结合的方法,针对不同的PTA体系分别探究了其在光催化氧化As（Ⅲ）过程中的能量变化、电子转移过程和反应路径,首次对As（Ⅲ）氧化的具体过程提出了假设并加以证明,为后续的研究奠定了一定的理论基础。