Titania đã nhận được nhiều sự chú ý nghiên cứu bởi đặc tính quang xúc tác và các ứng dụng xử lý ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, hoạt
tính quang xúc tác của TiO2 cần những cải thiện mạnh mẽ hơn. Một cách hiệu quả để
cải thiện đặc tính trên là đưa vào ion kim loại tạp, còn gọi là quang xúc tác dị thể. Vật liệu TNTs/Ag đang thu hút sự chú ý nghiên cứu trong thời gian gần đây với các mục tiêu:
- Do TNTs có độ rộng vùng cấm lớn (3.2eV) nên không thể hấp thu hiệu quả
năng lượng từ ánh sáng mặt trời, nên cần cải thiện cấu trúc vùng năng lượng nhằm dịch chuyển vùng hấp thu mở rộng sang khả kiến nhằm tận dụng năng lượng mặt trời triệt để hơn.
- Giảm hiệu suất tái hợp cặp điện tử - lỗ trống, tăng khả năng hấp phụ và phân
Kim loại phải có công thoát điện tử lớn hơn bán dẫn, khi đó, điện tử từ vật liệu chuyển qua kim loại chiếm ưu thế hơn theo chiều ngược lại, do đó bên phía kim loại sẽ dư điện tử tích điện âm, bán dẫn sẽ tích điện dương. Giữa mối nối hình thành một điện trường. Khi đạt trạng thái cân bằng mức Fermi, hình thành rào thế ngăn chặn sự tái hợp điện tử - lỗ trống[79].
Đối với những phản ứng quang xúc tác, quá trình dịch chuyển hạt tải cũng quan trọng như quá trình bẫy hạt tải. Chỉ khi điện tử và lỗ trống bị bẫy được dịch chuyển tới bề mặt, phản ứng xúc tác quang mới có thể xảy ra. Do đó, ion kim loại phải được pha
tạp gần bề mặt của hạt TiO2 để sự dịch chuyển của điện tích được tốt hơn[77, 86].
Trong trường hợp pha tạp sâu, do sự dịch chuyển điện tử - lỗ trống tới bề mặt khó khăn hơn, ion kim loại thường đóng như những tâm tái hợp và hạn chế hiệu năng của vật liệu[19, 79].