Do ZnO tinh khiết kích thước nano có năng lượng vùng cấm khá lớn (3,3 eV), nó hoạt động chủ yếu trong vùng ánh sáng tử ngoại. Điều này hạn chế khả năng quang xúc tác của kẽm oxit, thu hẹp khả năng ứng dụng của loại vật liệu này. Một xu hướng đang được các nhà nghiên cứu quan tâm là tìm cách thu hẹp dải trống của kẽm oxit, sao cho có thể tận dụng được ánh sáng mặt trời cho các mục đích quang xúc tác của kẽm oxit. Để thực hiện được mục đích này, nhiều ion kim loại chuyển tiếp : Co, Ni, Mn, Ce, Ag, Pb… và không kim loại: N đã được sử dụng để biến tính các dạng thù hình của kẽm oxit. Trong các dạng biến tính cho thấy bột ZnO điều chế được hoạt động tốt trong vùng ánh sáng nhìn thấy và khả năng ứng dụng quang xúc tác rất cao. Do đó có thể thấy một trong những mục đích khi nhằm nâng cao ứng dụng của ZnO là làm tăng hoạt tính quang xúc tác trong vùng khả kiến của vật liệu này, tức là thu hẹp năng lượng vùng cấm của ZnO [12,14,22].
Mặt khác, hiệu suất lượng tử của phản ứng bị cản trở bởi sự tái hợp các electron và lỗ trống, như vậy, để hiệu suất lượng tử của phản ứng quang xúc tác tăng, cần phải thêm một điều kiện nữa, đó là tăng tốc độ di chuyển của các electron và các lỗ trống. Do đó, mục đích của sự biến tính ZnO, đó là:
- Đưa năng lượng vùng cấm của ZnO về vùng ánh sáng khả kiến – tức là vật liệu thể hiện hoạt tính quang xúc tác ngay cả khi chiếu ánh sáng khả kiến lên bề mặt.
- Tạo các “bẫy điện tích” để giảm sự tái kết hợp của các electron và lỗ trống. - Tăng tốc độ di chuyển electron từ đó tăng hiệu suất lượng tử của phản ứng quang hóa.