Kể từ khi Honda và Fujishima (trích trong [2]) điện phân thành công nước trên điện cực titan đioxit (TiO2) vào năm 1972 đến nay thì TiO2 đã thu hút rất nhiều sự
chú ý của các nhà khoa học do chúng có hoạt tính xúc tác quang, ổn định hóa học
dễ dàng sản xuất và sử dụng. Vì vậy, TiO2 là một vật liệu tiềm năng, có nhiều ứng dụng rộng rãi trên thực tế.
Tuy nhiên, việc sử dụng TiO2 trong phản ứng quang xúc tác bị hạn chế do hai nhược điểm chính:
- Năng lượng vùng cấm Eg (bandgap) của TiO2 khá lớn (3,2 eV đối với anatase và 3,0 đối với rutile) nên nó chỉ hoạt động quang hóa trong vùng UV (<400 nm), tức là chỉ một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời (3-5%).
- Bột TiO2 khó thu hồi, khó tách ra và tái sử dụng sau mỗi giai đoạn phản
ứng do chúng phân tán trong dung dịch thành dạng huyền phù.
Chính vì vậy, người ta đã và đang nghiên cứu để khắc phục các nhược điểm
nêu trên của TiO2 và mở rộng khả năng ứng dụng của nó trong lĩnh vực quang xúc
tác. Nhìn chung các nghiên cứu này chủ yếu theo hai hướng:
- Giảm Eg, giảm sự tái kết hợp giữa cặp h+VB và e-CB, mở rộng vùng hấp thu quang từ vùng UV sang vùng Vis nhằm tận dụng toàn bộ năng lượng của ánh sáng mặt trời, và nhằm cải thiện hoạt tính quang xúc tác. Cách thực hiện là biến tính hóa học TiO2, bao gồm biến tính khối xúc tác (doping TiO2 bằng các ion kim loại chuyển tiếp hoặc bằng một số phi kim) và biến tính hóa học bề mặt TiO2 [11].
- Cố định TiO2 lên chất mang, tạo màng mỏng TiO2 trên các vật liệu nền nhằm dễ thu hồi xúc tác sau phản ứng.